Легированный феррит представляет
собой многокомпонентный твердый раствор по типу замещения и внедрения
легирующих элементов и примесей в а-железе. Изучению свойств легированного
феррита посвящены работы советских ученых А. П. Гуляева, В. С.
Меськина, М. М. Штейн-берга и др.
Дислокационные теории упрочнения
твердых растворов при легировании (Мотта и Набарро, Флейшера) не дают для
сплавов железа совпадения расчетов с экспериментом.
Эмпирически установлено, что
количественная оценка упрочнения железа при легировании возможна на основе
аддитивного вклада упрочняющего влияния отдельных легирующих
элементов на свойства сс-твердого раствора железа. Так, при
одновременном легировании а-феррита атомами нескольких (4—5)
легирующих элементов их влияние на упрочнение может быть
просуммировано:
(5)где К?- коэффициент упрочнения
феррита, представляющий собой прирост предела текучести при
растворении в нем 1 % (по массе) /-того легирующего элемента:
С*—концентрация 1-того
легирующего элемента, растворенного в феррите, % (по массе).
Значения К{ для легирующих элементов, входящих в
состав феррита, приведены ниже:
Элемент С+Ы Р в! Т1
А1 Си Мп Сг N1 Мо V
К$, М.Па/1%
(по массе) . . '4670 690 85 80 60 40 35 30 30 10 3
Необходимо отметить, что при
оценке упрочнения феррита по приведенной формуле следует брать
концентрацию легирующего элемента, растворенного в феррите, а не
содержание этого элемента в стали.
На рис. 20 представлено влияние
концентраций элементов замещения на свойства железа высокой чистоты.
Эти данные показывают, что в области малых концентраций наибольшее
упрочняющее влияние оказывает фосфор, тогда как хром, находящийся в
феррите, в наименьшей степени упрочняет железо.
Прочность феррита сильно зависит
от диаметра зерна й. Эта
зависимость определяется соотношением Холла— Петча:
