Атомы железа в цементите могут
замещаться атомами некоторых легирующих элементов. Так, неограниченно
растворим в цементите марганец, при этом карбид будет иметь формулу (Fe,
Мп)3С. Неограниченная растворимость марганца в цементите
объясняется тем, что марганец образует карбид МщС, подобный резС.
Растворимость хрома в цементите составляет около 20 %• Легированный хромом карбид будет
иметь формулу (Fe, Сг)гзС. Хром и марганец повышают устойчивость цементита
в стали. Растворимость молибдена в цементите значительно меньше, так
как более крупные атомы молибдена способны лишь к неустойчивому замещению
атомов железа. В этом случае устойчивость цементита понижается. Такие
легирующие элементы, как V, Nb, Ti, Zr, практически нерастворимы
в цементите.
Образование цементита прн
распаде мартенсита (прн содержании в последнем более 0,2 % С) часто
происходит через промежуточный карбид железа, например e-карбид. Его
химическая формула однозначно не установлена (Fe2-3C). е-карбнд имеет сложную
гексагональную решетку, сопряженность которой с решеткой мартенсита лучше,
чем у цементита. Поэтому реакция распада мартенсита на феррит и цементит,
имеющая вид a-Fe (M)-Hj-Fe№)+Fe3C,
идет с меньшими затратами энергии и меньшими искажениями матрицы прн
образовании промежуточного е-карбнда: a-Fe(M) ->-a-Fé
(ф) +е-карбнд->а-Ре (ф)+Ре3С.
Некоторые исследователи отмечают, что в высокоуглеродистых сталях
(00,6%) вместо e-карбида могут образовываться промежуточные карбиды:
т)-карбнд железа (типа Fe2C, ромбическая решетка) и %-кар-бид
(типа FesC2, моноклинная решетка). Прн малом содержании
углерода в твердом растворе (С<0,2 %) образование промежуточных
карбидов железа подавлено, так как весь углерод в мартенсите связан с
дислокациями.
Карбиды марганца
Мп23С6, Мп7Сз, Мп3С, как
самостоятельные, в сталях практически никогда не образуются, так как нх
состав и кристаллические решетки подобны соответствующим карбидам
хрома и железа, и они образуют с ними комплексный карбид, в состав
которого входит марганец, например: (Fe, Сг, Мп)23Сб, (Fe, Сг,
Мп)7С3, (Fe, Мп)3С.
Карбиды кобальта и никеля
могут быть приготовлены лишь как синтетические соединения, они весьма
неустойчивы, поэтому в стали никогда не встречаются; в сталях кобальт и
никель относят к некарбн-дообразующим элементам.
Нитриды железа образуются в
стали прн легировании ее азотом, а также они могут выделяться в процессе
старения обычной стали, содержащей лишь остаточный азот (обычно до
0,008—0,01 %). В стали могут образовываться в основном два типа нитридов —
Fe4N (у'-фаза) и FeI6Ni_2 (а"-фаза)
*.
* Кроме указанных нитридов, в
системе железо—азот могут образовываться нитриды Fe2N
(g-фаза) и Fe3N (e-фаза). Как правило, они образуются при
высоких содержаниях азота [соответственно 7,7 и 11,3% (по массе)], поэтому в
обычных легированных сталях эти ннт« риды практически не
возникают.
