Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Диаграмма состояния системы железо- цементит.
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов имеет вид, упрощенно представленный на рис. 6.1. Узловые точки диаграммы имеют общепринятые международные обозначения большими буквами латинского алфавита: A,(B),C,D,E… Ввиду того, что сплавы с содержанием более 6,67% углерода в технике не применяются, используется не вся диаграмма железо— углерод, а только ее левая часть — система железо — цементит. Во всех железоуглеродистых сплавах в интервале температур между линиями ликвидуса (АСD) и солидуса (АЕСF) происходит первичная кристаллизация. Выше линии ликвидуса сплавы находятся в жидком состоянии. Это области температур проведения металлургических и плавильных технологических операций, разливки сплавов. Ниже линии солидуса — в твердом: это область температур проведения технологических операций горячей обработки давлением, различных видов термообработки заготовок и изделий. Первичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов начинается ниже линий АС и СD, а заканчивается на линии AE и СF. Первичная кристаллизация сплавов — сталей, содержащих углерода до 2,14%, происходит с образованием кристаллов аустенита и заканчивается на линии АЕ ниже которой, до линий GS и SЕ (геометрическое место точек, соответствующих критическим температурам А3 и Acm), стали имеют структуру аустенита. Сплавы с содержанием углерода более 2,14% называются чугунами. Первичная кристаллизация сплавов—доэвтектических чугунов, содержащих углерода от 2,14 до 4,30%, начинается с образования и роста кристаллов аустенита, состав которых будет изменяться по линии АЕ. Ниже линии АBС сплав состоит из жидкой фазы и кристаллов аустенита. При дальнейшем понижении температуры в связи с выделением кристаллов аустенита жидкая фаза обогащается углеродом и при температуре 1147°С будет содержать углерода 4,3%, а твердая фаза (аустенит) —2,14% С. При этой температуре оставшийся жидкий сплав с содержанием углерода 4,3% кристаллизуется в эвтектику (ледебурит), состоящую из кристаллов аустенита с предельным содержанием углерода 2,14% и цементита–6,67% С. После первичной кристаллизации структура доэвтектических чугунов состоит из аустенита и ледебурита. Первичная кристаллизация сплавов — заэвтектических чугунов, содержащих углерода свыше 4,3%, начинается ниже линии СD. Из жидкого сплава выделяются кристаллы первичного цементита. При понижении температуры из-за кристаллизации первичного цементита жидкая фаза будет обедняться углеродом до 4,3% и при температуре 1147°С закристаллизуется в эвтектику (ледебурит). После первичной кристаллизации структура заэвтектических чугунов состоит из первичного цементита и ледебурита. На линии ЕСF при температуре эвтектического превращения находятся в равновесии три фазы: жидкий сплав, кристаллы аустенита и цементита.
Вторичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов начинается ниже линий GS, SЕ и ЕСF, а заканчивается на линиях GP и РSK. Линия GS определяет температуру начала процесса перекристаллизации аустенита в феррит (при охлаждении обозначается Ar3) или окончание процесса перекристаллизации феррита в аустенит (при нагреве обозначается Ac3). Линии GS и SЕ определяют предельную растворимость углерода в аустените, а линия QР — в феррите. Вторичная кристаллизация сплавов — доэвтектоидных сталей с содержанием углерода до 0,8%, начинается с образования и роста кристаллов феррита. С понижением температуры, из-за кристаллизации феррита, количество аустенита уменьшается, а содержание углерода в аустените увеличивается (по линии GS) и достигает 0,8% при температуре 727°С. Ниже этой температуры аустенит образует перлит - эвтектоид, состоящий из множества пар кристаллов феррита и цементита. Образование цементита связано с тем, что максимальная растворимость углерода в альфа-железе составляет 0,02% (при температуре 727°С), а в гамма-железе она изменяется по линиям GS, достигая 0,8%.При образовании феррита выделяющийся из аустенита углерод образует с железом химическое соединение Fе3C — цементит (вторичный). Образование перлита происходит при вторичной кристаллизации, превращение называется эвтектоидным, в отличие от эвтектического (эвтектика образуется из жидкого раствора). Температура образования перлита обозначается (охлаждение), соответственно температура превращения перлита в аустенит Aс1 (нагревание). В сплавах с содержанием углерода до 0,02% вследствие уменьшения растворимости углерода в альфа-железе по линии PQ при понижении температуры кристаллизуется третичный цементит и после окончательного охлаждения структура таких сталей состоит из феррита и третичного цементита. Сплавы, содержащие углерода до 0,006%, являются однофазными и после вторичной кристаллизации имеют структуру феррита (рис.6.2а).
Структура доэвтектоидной стали с содержанием углерода от 0,02 до 0,8% после окончательного охлаждения состоит из феррита и перлита (рис.6.2 б-е). Вторичная кристаллизация сплавов — заэвтектоидных сталей с содержанием углерода от 0,8 до 2,14% начинается с образования и роста кристаллов вторичного цементита по границам кристаллов аустенита. Образование вторичного цементита связано с уменьшением растворимости углерода в гамма-железе (аустените) по линии ES и происходит до тех пор, пока в оставшемся аустените содержание углерода не уменьшится до 0.8% при температуре 727°С. При этой температуре аустенит распадается с образованием эвтектоида – перлита(рис.6.2 ж). После окончательного охлаждения структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и вторичного цементита(рис.6.2.з). Вторичная кристаллизация сплавов — доэвтектических чугунов начинается ниже линии EC с выделения кристаллов вторичного цементита из аустенита вследствие уменьшения предельной растворимости углерода в аустените (в том числе и в аустените, входящем в состав ледебурита) в соответствии с линией SЕ. При достижении температуры 727°С (линия РSК) аустенит, обедненный углеродом до эвтектоидного состава (0,8% С), превращается в перлит. После окончательного охлаждения структура доэвтектических чугунов состоит из перлита, превращенного ледебурита (перлита и цементита) и вторичного цементита. Вторичная кристаллизация сплавов — заэвтектических чугунов (с содержанием углерода свыше 4,3%) начинается ниже линии CF с выделения кристаллов вторичного цементита из кристаллов аустенита,входящих в состав ледебурита. При охлаждении до температуры 727°С аустенит, обедненный углеродом до 0.8%, превращается в перлит. После окончательного охлаждения структура заэвтектических чугунов состоит из кристаллов первичного цементита и превращенного ледебурита. В табл. 6.1 приведена характеристика технологических обозначений критических температур железоуглеродистых сплавов. Та б л и ц а 6.1 Технологические критические температуры железоуглеродистых сплавов
Микроструктура углеродистой стали в отожженном состоянии. По структуре в равновесном состоянии стали классифицируется на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные. Доэвтектоидные стали с содержанием углерода до 0,8% имеют структуру, состоящую из феррита и перлита. С увеличением содержания углерода в стали количество феррита пропорционально уменьшается, а количество перлита увеличивается. Изменяются размеры и форма феррита. Если структура состоит из одного феррита (техническое железо), обычное травление 4%-ным раствором азотной кислоты в спирте выявляется только границы зерен феррита. При более глубоком травлении появляется незначительная разница в цвете зерен феррита, которая зависит от их ориентации относительно поверхности шлифа. При малом содержании углерода в стали (до 0,2%) феррит имеет вид зерен, по стыкам которых располагаются участки перлита. При среднем содержании углерода (0,3—0,5%) феррит и области перлита имеют вид зерен. При содержании углерода, близком к эвтектоидному, феррит располагается вокруг областей перлита в виде сетки (рис. 6.2). По микроструктуре углеродистой доэвтектоидной стали в отожженном состоянии можно определить содержание углерода, в образце формуле “ правила отрезков ”: , где С — искомое содержание углерода в стали, в %; П — доля площади, занятая перлитом, на визуально наблюдаемой поверхности шлифа, в процентах от площади шлифа. Например: В микроструктуре образца стали в поле зрения микроскопа площадь шлифа, занятая перлитом, составляет 30%. Тогда содержание углерода в стали будет равно 0.8*30:100=0.24%. Сталь с содержанием углерода 0,8%, имеющая структуру перлита, называется эвтектоидной. В зависимости от формы кристаллов цементита, перлит подразделяют на зернистый – с круглой формой кристаллов и пластинчатый – с вытянутой (рис.5.2). Стали, содержащие углерод свыше 0,8%, называются заэвтектоидными. Их структура состоит из перлита и вторичного цементита. В структуре заэвтектоидной стали цементит (вторичный) может иметь форму сетки, зерен и игл (рис.6.2). При травлении кислотными реактивами цементит не протравливается и в поле зрения микроскопа остается светлым, также как ферритная сетка в доэвтектоиднои стали. В зависимости от содержания углерода в углеродистой стали в отожженном равновесном состоянии изменяется её микроструктура и соответственно механические свойства стали (табл.6. 2.).
Таблица 6.2 Механические свойства стали в зависимости от содержания углерода
Глава 7. УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ 7.1 Классификация углеродистых сталей. Сталь основной металлический материал используемый для изготовления деталей машин, приборов, строительных конструкций и инструментов. Широкое использование стали обусловлено комплексом механических, физико- химических и технологических свойств, а также приемлимым уровнем стоимости. Изменяя химический состав стали, можно в широких пределах менять её свойства с учетом особенностей применения. Из всего объема стали, выпускаемого металлургической промышленностью, 85% приходится на долю углеродистой стали, 15% - легированной. Сталь основной металлический материал используемый для изготовления деталей машин, приборов, строительных конструкций и инструментов. Широкое использование стали обусловлено комплексом механических, физико- химических и технологических свойств, а также приемлимым уровнем стоимости. Изменяя химический состав стали, можно в широких пределах менять её свойства с учетом особенностей применения. Из всего объема стали, выпускаемого металлургической промышленностью, 85% приходится на долю углеродистой стали, 15% - легированной. Углеродистые стали классифицируют по содержанию углерода, назначению, качеству, степени раскисления и структуре в равновесном состоянии. По содержанию углерода стали подразделяются на низкоуглеродистые (<0,3%C); среднеуглеродистые (0,3-0,6%С); высокоуглеродистые (>0,7%С).
По структуре различают 1) доэвтектоидные стали, содержащие до 0,8% углерода, имеющие феррито- перлитную структуру; 2) эвтектоидную сталь, содержащую около 0,8% углерода, со структурой перлита; 3) заэвтектоидные стали, содержащие 0,8 – 2,14% углерода, со структурой перлита и цементита. По способу производства различают стали, выплавляемые в электропечах, мартеновских печах и кислородно-конвертерным способом. Наилучшими свойствами обладает электросталь, содержащая наименьшее количество вредных примесей - серы, фосфора и неметаллических включений. По способу раскисления различают кипящие, полуспокойные и спокойные стали. Раскисление – процесс удаления из жидкого металла кислорода. Спокойные стали, раскисленные марганцем, кремнием и алюминием, имеющими большее сродство к кислороду, чем железо, содержат мало кислорода и затвердевают спокойно, без газовыделения. Кипящие стали раскисляются марганцем, повышенное содержание кислорода в момент разливки приводит к его взаимодействию с углеродом. Выделение пузырьков оксида углерода (СО) создает впечатление кипения стали, чем и обусловлено её название. Кипящие стали имеют химическую неоднородность и газовую пористость в слитке, но достаточно дешевы. Благодаря низкому содержанию кремния (< 0,05%) кипящие стали хорошо штампуются в холодном состоянии. Недостатком кипящей стали является высокий порог хладноломкости. Кипящие стали производят низкоуглеродистыми, благодаря чему газовые и усадочные поры при прокатке завариваются. Полуспокойные стали раскисляются марганцем и кремнием.
По качеству различают стали обыкновенного качества, качественные и высококачественные стали. Под качеством стали понимают совокупность свойств, определяемых металлургическим процессом её производства (металлургическое качество). Однородность химического состава, строения и свойств стали, её технологичность в значительной степени зависит от содержания скрытых примесей (кислорода, водорода, азота), вредных примесей - серы, фосфора и неметаллических включений. Основным показателем для разделения по качеству являются нормы содержания вредных примесей. Стали обыкновенного качества содержат не более 0,05% серы, фосфора – не более 0,04%, качественные стали содержат не более 0,04% серы, фосфора – не более 0,035%, высококачественные не более 0,025% серы и фосфора. Свойства углеродистых сталей зависят от содержания углерода и постоянных, в том числе скрытых примесей. Стоимость стали возрастает по мере повышения ее качества.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-05; просмотров: 68; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.225.95.248 (0.02 с.) |