Строение и свойства железа; метастабильная и стабильная фазовые диаграммы железо-углерод. Формирование структуры углеродистых сталей. Определение содержания углерода в стали по структуре

Сплавы железа с углеродом являются самыми распространенными металлическими материалами. Диаграмма состояния железо-углерод дает представление о строении железоуглеродистых сплавов - сталей и чугунов.

Чистое железо - это серебристо-светлый металл, практически не подверженный окислению. Атомный номер 26, атомный вес 55,85. Технически чистое железо содержит 0,10-0,15 % всех примесей. Свойства железа зависят от степени его чистоты. Температура плавления - 1539 °C, плотность - 7,85 г/см³. Железо обладает невысокой твердостью и прочностью и хорошей пластичностью. Чистое железо меньшей прочности, чем чугун или сталь.

Железо со многими элементами образует растворы: с металлами - растворы замещения, с углеродом, азотом и водородом - растворы внедрения. Растворимость углерода в железе зависит от того, в какой кристаллической форме существует железо.

При растворении углерода в железе образуются твердые растворы. Феррит - раствор, получаемый при растворении углерода в низкотемпературной модификации железа. Характеризуется низкой твердостью и повышенной пластичностью. Углерод, растворяясь в высокотемпературной модификации железа, образует пластичный аустенит.

Углерод в природе встречается в виде двух модификаций: в форме алмаза, который имеет сложную кубическую решетку, и в форме графита, имеющего простую гексагональную решетку.

Цементит - карбид железа, содержащий 6,67 % углерода. Хрупкий и твердый. В том случае, если в металле присутствует большое количество кремния, образование цементита не происходит. В данном случае углерод преобразовывается в графит (серый чугун).

Содержание углерода в диаграмме Fе - С (цементит) ограничивается 6,67 %, так как при этой концентрация образуется химическое соединение - карбид железа (Fе_зС) или цементит, который и является вторым компонентом данной диаграммы.

Система Ре - Fе₃С метастабильная. Образование цементита вместо графита дает меньший выигрыш свободной энергии, но кинетическое образование карбида железа более вероятно.

Точка А (1539 °C) отвечает температуре плавления железа, точка D (1500 °C) - температуре плавления цементита, точки N (1392 °C) и G (910 °C) соответствуют полиморфному превращению.

Железоуглеродистые сплавы - это стали и чугуны, которые являются основными материалами, используемыми в машиностроении и современной технике.

Сталь - основной металлический материал, широко применяемый для изготовления деталей машин, летательных аппаратов, приборов, различных инструментов и строительных конструкций. Широкое использование сталей обусловлено комплексом механических, физико-химических и технологических свойств.

Стали сочетают высокую жесткость со статической и циклической прочностью. Эти параметры меняют за счет изменения концентрации углерода, легирующих элементов и технологий термической и химико-термической обработки. Изменяя химический состав, получают стали с различными свойствами и используют их во многих отраслях техники и народного хозяйства.

Углеродистые стали классифицируют по содержанию углерода, назначению, качеству, степени раскисления и структуре в равновесном состоянии.

По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглеродистые (< 0,3 % С), среднеуглеродистые (0,3-0,7 % С) и высокоуглеродистые (> 0,7 % С).

По назначению стали классифицируют на конструкционные и инструментальные. Конструкционные стали представляют наиболее обширную группу, которая предназначена для изготовления строительных сооружений, деталей машин и приборов. К этим сталям относят цементуемые, улучшаемые, высокопрочные и рессорно-пружинные. Инструментальные стали подразделяют на стали для режущего, измерительного инструмента, штампов холодного и горячего (до 200 °C) деформирования.

Стали классифицируют по качеству на обыкновенного качества, качественные, высококачественные. Качество стали - это совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом ее производства. Однородность химического состава, строения и свойств стали, а также ее технологичность во многом зависят от содержания газов (кислорода, водорода, азота) и вредных примесей - серы и фосфора. Газы являются скрытыми, количественно трудно определяемыми примесями, поэтому нормы содержания вредных примесей служат основными показателями для разделения сталей по качеству. Стали обыкновенного качества бывают только углеродистыми (до 0,5 % С), качественные и высококачественные - углеродистыми и легированными. По степени раскисления и характеру затвердевания стали классифицируют на спокойные, полуспокойные и кипящие.

Легированные стали производят спокойными, углеродистые - спокойными, полуспокойными и кипящими.

По структуре в равновесном состоянии стали делятся на:

1) доэвтектоидные, имеющие в структуре феррит и перлит;

2) эвтектоидные, структура которых состоит из перлита;

3) заэвтектоидные, имеющие в структуре перлит и цементит вторичный.

Автор: Буслаева Е.М.

<< Назад: Выбор сплавов для определенного назначения на основе анализа диаграмм состояния

>> Вперед: Конструкционные и инструментальные углеродистые стали. Маркировка, применение

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Материаловедение. Конспект лекций

▪ Банковское право. Конспект лекций

▪ Всеобщая история. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Прототип умных очков с автофокусом 05.07.2019 Очки, разработанные учеными из Стэндфордского университета (США), помогут миллиарду людей, страдающим пресбиопией - "старческой близорукостью". "Умные" линзы, названные автофокальными, оснащены новым программным обеспечением, которое позволяет им автоматически фокусироваться, сообщается на сайте университета. Пресбиопия - заболевание глаз, при котором человек не может рассмотреть мелкий шрифт или маленькие предметы на близком расстоянии. Эта "старческая близорукость" поражает органы зрения почти каждого человека - начиная с 40-45 лет. Причина аномалии, как считается сейчас, состоит в том, что со временем хрусталик глаза теряет свою эластичность, а цилиарная мышца, отвечающая за фокусировку, ослабевает. Некоторым людям достаточно очков для чтения, чтобы преодолеть трудности, вызванные болезнью, но для многих людей единственным решением, кроме хирургического вмешательства, является использование очков с прогрессивными линзами. У обычных очков с прогрессивными линзами, однако, тоже есть недостатки. Например, чтобы правильно сфокусироваться, их владельцу необходимо выровнять голову. Представьте, что вы ведете машину и смотрите в боковое зеркало, чтобы съехать на другую полосу дороги. У прогрессивных линз периферийный фокус либо очень слабый, либо вовсе отсутствует. Водитель должен перевести глаза с дороги, на которую он смотрит вперед через верхнюю часть очков, а затем повернуться почти на 90 градусов, чтобы увидеть ближайшее зеркало через нижнюю часть линзы. Этот визуальный сдвиг может затруднить навигацию по миру, привести к авариям, травмам. "Умные" же очки работают почти так же, как хрусталик глаза. Линзы заполнены жидкостью: они становятся выпуклыми или плоскими при изменении поля зрения. Они также оснащены датчиками слежения за глазами, которые определяют, куда смотрит человек, и высчитывают точное расстояние до нужного объекта. Команда не изобрела эти линзы или устройства отслеживания движения глаз, но разработала систему программного обеспечения, которая использует данные по движению глаз, чтобы линзы, заполненные жидкостью, находились в постоянном и идеальном фокусе.

Другие интересные новости:

▪ Защищенный встраиваемый компьютер Acnodes PCM8019

▪ Ветрогенератор Siemens Gamesa выработал 359 МВтч за сутки

▪ Солнечная башня освещает Лас-Вегас

▪ С машинами-роботами пешеходы в безопасности

▪ Восстановление кости с помощью звука

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гражданская радиосвязь. Подборка статей

▪ статья Коварный Альбион. Крылатое выражение

▪ статья Сколько пчел в улье? Подробный ответ

▪ статья Отравление окисью углерода (угарным газом). Медицинская помощь

▪ статья Сварочный полуавтомат в углекислотной газовой среде с автоматической подачей сварочной проволоки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Определение числа витков обмоток силового трансформатора. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026