Изменение фазового состава стали при легировании

Химический состав электролитического осадка и данные рентгеноструктурного анализа некоторых 12%-ных хромистых сталей в термически обработанном состоянии и после старения при 600 °С в течение 10 000 час.

При наличии в стали 12% Сг ванадий (в «пределах до 1,0%) не является основным карбидообразователем, что видно по не-большому содержанию его в осадке. Содержание хрома в осадке очень высокое (60% веса осадка) и, по данным рентгено-структурного исследования, во всех сталях ванадиевой серии вторичной фазой является хромистый карбид Ме2зСб; ванадий в основном находится в твердом растворе — феррите. При увеличении содержания ванадия в стали количество его в электролитическом осадке несколько возрастает, и в стали с 0,98% V обнаружен карбид VC. Путем кипячения в соляной кислоте удалось разделить электролитический осадок и с помощью фазового анализа установить, что ванадий почти поровну поделен между хромистым карбидом Ме2зС6 и VC. Кроме ванадия, в карбиде VC в очень небольшом количестве присутствуют хром и молибден. Необходимо отметить, что в сталях, легированных ванадием, количество молибдена в твердом растворе наиболее низкое по сравнению с другими сталями, а в карбидной фазе наибольшее.

Ниобий и титан в исследованных сталях после отпуска находятся в электролитическом осадке в виде карбидов NbC и TiC. При увеличении содержания этих элементов в стали количеству хрома в карбидном осадке непрерывно уменьшается, однако во всех случаях содержание его составляет не менее 15% веса осадка, что достаточно для образования карбида Ме2зС6 в количестве, необходимом для рентгеноструктурного обнаружения его в осадке. 

При легировании стали вольфрамом подавляющая часть его находится в твердом растворе. Содержание молибдена в электролитическом осадке сталей вольфрамовой серии незначительно (не более 10% общего количества этого элемента в стали). Увеличение содержания вольфрама (до 3,9%) приводит к образованию наряду с карбидом Ме23Сб двойного железовольфрамового карбида М'пМ"пС, содержание вольфрама в котором составляет 15%, а молибдена 6% веса карбидного осадка (соответственно 0,23 и 0,063% веса растворенного металла).

Исследования карбидного осадка сталей ниобиевой и титановой серий после длительного старения показали уменьшение количества хрома и увеличение ниобия и гитана в осадке. При длительном старении сталей, легированных ванадием, не произошло существенных изменений химического состава карбидного осадка или перераспределения основных легирующих элементов между твердым раствором и карбидной фазой. Длительная выдержка при высокой температуре сталей вольфрамовой серии (1—4% W) приводит к увеличению содержания вольфрама в карбидном осадке почти в 2 раза. Содержание молибдена и хрома в осадке остается практически неизменным. Все это указывает на увеличение количества интерметаллической фазы, богатой вольфрамом. Однако количество вольфрама в твердом растворе остается все еще весьма высоким (70—60% общего количества его в стали).

Старение сталей вольфрамовой серии, содержащих ~0,4% Nb, также приводит к резкому увеличению содержания вольфрама в электролитическом осадке. Особенно сильно увеличивается количество вольфрама в осадке сталей, содержащих более 0,8% W (до 40—60% содержания его в стали). Наряду с вольфрамом сильно повышается содержание железа в осадке.