ЛЕКЦИЯ № 7. Железоуглеродистые сплавы

1. Диаграмма железо-цементит

Диаграмма железо-цементит охватывает состояние железоуглеродистых сплавов, которые содержат до 6,67 % углерода.

Рис. 7. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов (сплошные линии - система Fe-Fe ₃ C; штриховые - система Fe-C)

Углеродистые стали - это сплавы железа, содержащие до 2,14 % углерода. Стали, имеющие в своем составе до 0,8 % углерода, называются доэвтектоидными, 0,8 % углерода - эвтектоидными, свыше 0,8 до 2,14 % - заэвтектоидными. Белые чугуны - это сплавы железа, содержащие от 2,14 до 6,67 % углерода.

При содержании от 2,14 до 4,3 % углерода белые чугуны называются доэвтектическими, при 4,3-6,67 % - заэвтекти-ческими. На диаграмме железо-цементит показано состояние этого сплава при первичной и вторичной кристаллизации. Эти процессы характеризуются кривыми АСВ и AECF.

Кривая АСВ - линия ликвидуса - отображает температуры, при которых начинается затвердевание железоуглеродистых сплавов. Кривая AECF - линия солидуса - соответствует температурам, при которых процесс кристаллизации заканчивается. Линия АЕ относится к сталям, а линия ACF - к белым чугунам. Точка А характеризует температуру плавления чистого железа - +1539 °C, а точка В - температуру плавления цементита - +1600 °C. Точка Е соответствует максимальному количеству углерода, которое может быть растворено в аустените при высоких температурах. Точка С указывает на состав эвтектики, она соответствует содержанию в сплаве 4,3 % углерода. Температура образования эвтектики - +1147 °C. Линия ECF называется эвтектической, так как в любой ее точке происходит образование эвтектики (ледебурита) На линии CF (заэвтектические чугуны) из жидкого сплава выделится тот компонент, который является избыточным по отношению к эвтектике, т. е. цементит. Так как цементит образуется при первичной кристаллизации, его называют первичным. На линии CF возникает эвтектика - ледебурит. Следовательно, в результате первичной кристаллизации за-эвтектические чугуны будут состоять из первичного цементита и ледебурита.

Линия ECF (+1147 °C) называется эвтектической, так как на ней происходит образование механической смеси аустенита и цементита - ледебурита. Ледебурит имеет эвтектический состав, следовательно, его кристаллизация протекает при постоянной температуре +1147 °C. В результате первичной кристаллизации сталь получает структуру аустенита, характеризующуюся хорошей пластичностью и вязкостью. Поэтому такая сталь хорошо поддается обработке давлением при высоких температурах. Белые чугуны имеют в своем составе хрупкий и твердый ледебурит, который исключает возможность их обработки давлением даже при высоких температурах. Линия PSK на диаграмме характеризует температуру. при которой завершаются процессы вторичной кристаллизации. Для сталей, представленных на диаграмме, эта температура равна +727 °C. При температурах ниже +727 °C существенных превращений в сталях не наблюдается, структура, полученная при +727 °C, сохраняется при дальнейшем охлаждении сплава (вплоть до комнатной температуры). Линия PSK называется эвтектоидной. Точка S диаграммы соответствует составу эвтектоида - перлиту.

2. Стали: классификация, автоматные стали

Стали служат материальной основой машиностроения, строительства и других отраслей промышленности. Стали являются основным сырьем для производства листового и профильного проката.

По способу производства стали разделяют на бессемеровскую, конверторную (с продувкой кислородом), мартеновскую, электросталь, тигельную и сталь, получаемую прямым восстановлением из обогащенной руды (окатышей);

по химическому составу - на углеродистые и легированные;

по назначению - на конструкционные, инструментальные, автоматные и стали с особыми свойствами.

Стали всегда содержат различные примеси. Чем меньше вредных примесей, тем выше качество стали. В зависимости от качества различают стали обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.

Углеродистые стали обыкновенного качества относятся к числу наиболее дешевых и широко применяемых.

В зависимости от назначения углеродистые стали обыкновенного качества подразделяются на три группы: А - поставляемые по механическим свойствам, Б - поставляемые по химическому составу и В - поставляемые по механическим свойствам и химическому составу. В зависимости от нормируемых показателей (прочностная характеристика, химический состав) сталь каждой группы подразделяют на категории: группа А - 1, 2 и 3-я; группа Б - 1, 2-я; группа В - 1, 2, 3, 4, 5, 6-я.

Группа А включает стали следующих марок: Ст 0, Ст 1 кп, Ст 1 пс и т. д. до СТ всп. Буквы "Ст" означают "сталь", цифры от 0 до 6 - условный номер марки, характеризующий механические свойства стали. С увеличением номера марки повышаются предел прочности σ_В и предел текучести σ_Т и уменьшается относительное удлинение. Для обозначения степени раскисления после номера марки ставятся индексы: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная (например, Ст 3 кп, Ст 3 пс, Ст 3 сп).

В группу Б входят стали следующих марок: БСт 0, БСт 1 кп и т. д. до БСт 6 кп. Для стали группы Б предусмотрены две категории. В первую категорию входят стали всех марок, содержащие следующие химические элементы: углерод, марганец, кремний, фосфор, серу, мышьяк, азот. Ко второй категории относятся стали марок от БСт 1 до БСт 6, имеющие в своем составе хром, никель и медь.

В группу В входят стали марок ВСт 1, ВСт 2, ВСт 3, ВСт 4 и ВСт 5. Добавляемые к марке индексы пс, сп и кп означают степень раскисления стали, например: ВСт 3 сп, ВСт 3 гпс и т. д. Буква "г" после номера указывает на повышенное содержание марганца.

Для автоматизированных металлорежущих станков металлургической промышленностью производятся специальные автоматные стали, способные образовывать ломкую, легко сходящую и легко удаляемую стружку. Это стали повышенной и высокой обрабатываемости резанием. Высокая обрабатываемость таких сталей достигается за счет увеличения содержания серы и фосфора (до 0,35 %), а также введения свинца (до 0,35 %).

Автоматные стали применяются в крупносерийном и массовом производствах. Из них изготовляют детали неответственного назначения для автомобилей и тракторов (крепеж, оси, втулки и др.).

3. Чугуны: белые, серые, высокопрочные, ковкие

Чугун - первичный продукт переработки железных руд путем плавки в доменных печах. В структуре чугунов могут быть разные составляющие в зависимости от того, какая часть углерода оказывается в структурно-свободном состоянии. Это же определяет название чугунов: белый, серый, высокопрочный, ковкий.

Чугун - самый распространенный железоуглеродистый литейный материал, содержащий свыше 2 % углерода, до 4,5 % - кремния, до 1,5 % - марганца, до 1,8 % - фосфора и до 0,08 % - серы. Чугун обладает высокими литейными свойствами, поэтому широко используется в литейном производстве в качестве конструкционного материала. Из чугуна, имеющего невысокий коэффициент трения, изготовляют подшипники скольжения.

Белый чугун представляет собой сплав железа с углеродом в виде карбида железа Fe ₃ C, т. е. углерод находится в связанном состоянии в виде химического соединения - цементита. Содержание углерода в белом чугуне колеблется в пределах от 2,14 до 6,67 %, причем первичная структура белых чугунов может содержать ледебурит, аустенит и первичный цементит. Кроме того, в микроструктуру белых доэвтектических чугу-нов входят перлит, вторичный цементит и ледебурит - при комнатных температурах. При содержании от 2,14 до 4,3 % углерода белые чугуны называются доэвтектическими, при 4,3 % - эвтектическими и при 4,3-6,67 % - заэвтектическими.

Серый чугун широко применяется в машиностроении. Такое название он получил по серому цвету излома, обусловленному наличием в структуре чугуна свободного углерода в виде графита. Металлургическая промышленность выпускает одиннадцать марок серых чугунов: СЧ 10 - из него изготавливают детали, для которых прочностная характеристика не является обязательной, - запорную арматуру (вентили, клапаны, задвижки), сковороды, крышки и так далее; СЧ 15, СЧ 18 - из них изготавливают рычаги, шкивы, фланцы, звездочки, корпусные малонагруженные детали.

Высокопрочный чугун получают путем введения магния - до 0,9 % и церия - до 0,05 % в жидкий серый чугун перед разливкой его в формы.

Высокопрочный чугун имеет более высокое содержание углерода и кремния и пониженное содержание марганца. В этом чугуне сочетаются ценные свойства стали и чугуна. В обозначение их марок входят два числа - первое указывает предел прочности на разрыв, второе - относительное удлинение.

Всего выпускают десять марок высокопрочного чугуна.

Например: ВЧ 38-17, ВЧ 42-12, ВЧ 45-5, ВЧ 50-7, ВЧ 100-2, ВЧ 120-2. Из высокопрочных чугунов изготавливают многие детали, в том числе фасонные, корпуса и станины станков, гильзы, цилиндры, зубчатые колеса и т. д.

Выпуска 11 марок ковкого чугуна, причем маркируется он по тому же принципу, что и высокопрочный. Ковкие чугуны могут иметь ферритную, перлитную и ферритил-перлитную металлическую основу.

Чугуны ферритного класса КЧ 35-10 и КЧ 37-12 используют для производства деталей, эксплуатируемых при высоких динамических и статических нагрузках, - картеров, редукторов, ступиц и т. д., а чугуны марок КЧ 30-6 и КЧ 33-8 - для изготовления менее ответственных деталей - хомутов, гаек, вентилей, колодок и т. д.

Автор: Алексеев В.С.

<< Назад: Механические свойства металлов (Деформация и разрушение. Механические свойства металлов. Способы упрочнения металлов и сплавов)

>> Вперед: Способы обработки металлов (Влияние легирующих компонентов на превращения, структуру, свойства сталей. Теория термической обработки. Диаграмма изотермического превращения аустенита. Виды и разновидности термической обработки: отжиг, закалка, отпуск, нормализация. Поверхностная закалка. Химико-термическая обработка: цементация, нитроцементация. Химико-термическая обработка: азотирование, ионное азотирование)

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Микробиология. Конспект лекций

▪ Бухгалтерский учет. Шпаргалка

▪ Инфекционные заболевания. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Лабораторная модель прогнозирования землетрясений 30.11.2025

Предсказание землетрясений остается одной из самых сложных задач геофизики. Несмотря на развитие сейсмологии, ученые все еще не могут точно определить момент начала разрушительного движения разломов. Недавние эксперименты американских исследователей открывают новые горизонты: впервые удалось наблюдать микроскопические изменения в контактной зоне разломов, которые предшествуют землетрясению. Группа под руководством Сильвена Барбота обнаружила, что "реальная площадь контакта" - участки, где поверхности разлома действительно соприкасаются - изменяется за миллисекунды до высвобождения накопленной энергии. "Мы открыли окно в сердце механики землетрясений", - отмечает Барбот. Эти изменения позволяют фиксировать этапы зарождения сейсмического события еще до появления традиционных сейсмических волн. Для наблюдений ученые использовали прозрачные акриловые материалы, через которые можно было отслеживать световые изменения в зоне контакта. В ходе искусственного моделирования примерно 30% ко ...>>

Музыка как естественный анальгетик 30.11.2025

Ученые все активнее исследуют немедикаментозные способы облегчения боли. Одним из перспективных направлений становится использование музыки, которая способна воздействовать на эмоциональное состояние и когнитивное восприятие боли. Новое исследование международной группы специалистов демонстрирует, что даже кратковременное прослушивание любимых композиций может значительно снижать болевые ощущения у пациентов с острой болью в спине. В эксперименте участвовали пациенты, обратившиеся за помощью в отделение неотложной помощи с выраженной болью в спине. Им предлагалось на протяжении десяти минут слушать свои любимые музыкальные треки. Уже после этой короткой сессии врачи фиксировали заметное уменьшение интенсивности боли как в состоянии покоя, так и при движениях. Авторы исследования подчеркивают, что музыка не устраняет саму причину боли. Тем не менее, она воздействует на эмоциональный фон пациента, снижает уровень тревожности и отвлекает внимание, что в сумме приводит к субъективном ...>>

Алкоголь может привести к слобоумию 29.11.2025

Проблема влияния алкоголя на стареющий мозг давно вызывает интерес как у врачей, так и у исследователей когнитивного старения. В последние годы стало очевидно, что границы "безопасного" употребления спиртного размываются, и новое крупное исследование, проведенное международной группой ученых, вновь указывает на это. Работы Оксфордского университета, выполненные совместно с исследователями из Йельского и Кембриджского университетов, показывают: даже небольшие дозы алкоголя способны ускорять когнитивный спад. Команда проанализировала данные более чем 500 тысяч участников из британского биобанка и американской Программы миллионов ветеранов. Дополнительно был выполнен метаанализ сорока пяти исследований, в общей сложности включавших сведения о 2,4 миллиона человек. Такой масштаб позволил оценить не только прямую связь между употреблением спиртного и развитием деменции, но и влияние генетической предрасположенности. Один из наиболее тревожных результатов касается людей с повышенным ге ...>>

Случайная новость из Архива Игровая консоль Microsoft Xbox One X (Project Scorpio) 13.06.2017 Компания Microsoft представила свою новую игровую консоль под названием Xbox One X с поддержкой игр 4K, ранее известную как Project Scorpio. Система получила новый GPU с жидкостным охлаждением и уникальной системой управления питанием, полную обратную совместимость с Xbox One, включая все аксессуары и игры, а также 22 игровых эксклюзива. В продажу консоль должна поступить 7 ноября по цене $499. Все существующие аксессуары и игры для Xbox One совместимы с Xbox One X, а Xbox One в свою очередь получит поддержку игр для оригинального Xbox в режиме обратной совместимости. Кроме того, Microsoft обещает, что все существующие игры для Xbox One можно будет запускать на Xbox One X в разрешении 1080р с различными графическими улучшениями. Для этого планируется использовать некую технологию "супер семплинга". Xbox One X оказалась ощутимо производительнее обновленного конкурента - 6 TFLOPS против 4,2 TFLOPS у PS4 Pro. Это выглядит еще внушительнее на фоне 1,32 TFLOPS у Xbox One. В Xbox One X используется специальный заказной APU AMD. В конфигурацию этого APU входит новый GPU с 40 вычислительными блоками с частотой 1172 МГц Новая Xbox One X получила 12 ГБ более быстрой памяти GDDR5 с пропускной способностью 326 ГБ/c, что соответствует Nvidia GeForce GTX 1080. В качестве накопителя в Xbox One X используется обычный HDD объемом 1 ТБ. Также предусмотрен привод 4K UHD Blu-ray. Кроме того, консоль получила поддержку HDR и технологию объемного звука для кинотеатров Dolby Atmos.

Другие интересные новости:

▪ Определена главная причина рака

▪ HTC отказывается от клавиатур QWERTY и емких батарей

▪ Гибридный пикап Ford Maverick

▪ Прогнозируется бум e-books в 2010 году

▪ Геймеры против COVID-19

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Нормативная документация по охране труда. Подборка статей

▪ статья Не столько сражался, сколько был сражаем. Крылатое выражение

▪ статья Какой принятый закон в США может вступить в силу только после следующих выборов в палату представителей? Подробный ответ

▪ статья Ферритовый сердечник. Советы радиолюбителям

▪ статья Генератор на аналоге туннельного диода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стереофонический передатчик. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025