Влияние легирующих элементов на процессы, протекающие при нагреве

Влияние легирующих элементов на процессы превращений, протекающие при нагреве сталей, связано с изменением температуры растворения карбидов, скорости диффузии углерода и легирующих элементов в феррите, склонности к росту зерна, положения критических температур и содержания углерода в эвтектоиде. Особое значение все эти факторы приобретают при увеличении скорости нагрева стали.

Большинство легирующих элементов повышает равновесную температуру эвтектоидного превращения при нагреве. Наиболее сильно повышается температура Ас₁ титаном менее значительно молибденом, кремнием и вольфрамом. Совсем немного повышает эту температуру − хром. Марганец и никель, наоборот, понижают температуру эвтектического превращения при нагреве.

В соответствии с этим легирование никелем всегда должно снижать температуру растворения цементита в доэвтектоидных сталях при увеличении скорости нагрева при сварке. Легирование марганцем при изотермическом нагреве и малых скоростях нагрева должно понижать температуру растворения цементита. Все остальные карбидообразующие элементы приводят к повышению температуры растворения карбидов, что должно быть особенно заметно с увеличением скорости нагрева при сварке.

Гомогенизация аустенита, образующегося при превращении перлита, определяется диффузией углерода и легирующих элементов в γ − раствор. Большое значение имеет гомогенизация по углероду. Скорость диффузии углерода в γ − железе ускоряют никель и кобальт. Алюминий, кремний, марганец, хром, молибден, вольфрам, ванадий уменьшают скорость диффузии углерода в растворе. Поэтому в стали, легированной этими элементами, при быстропротекающем нагреве при сварке, температура гомогенизации аустенита повышается.

В зонах сварных соединений, нагревающихся в интервале температур A₁ – A₃ влияние легирующих элементов на превращение перлита и гомогенизацию аустенита, наиболее ощутимо. Образовавшийся в этих условиях аустенит имеет высокую степень неоднородности по составу, за счет затруднения растворения карбидов и гомогенизации аустенита.