Діаграмма стану залізовуглецевих станів

11. Діаграма станів сплавів залізо-вуглець - графічне відображення станів сплавів заліза з вуглецем. Діаграма залізо - вуглець повинна розповсюджуватися від заліза до вуглецю. Залізо утворює з вуглецем хімічну сполуку: цементит. Кожне стійке хімічна сполука можна розглядати як компонент, а діаграму - по частинахТак як на практиці застосовують металеві сплави із вмістом вуглецю до 6,67%, то розглядаємо частину діаграми стану від заліза до хімічної сполуки цементиту, що містить вуглець.

12 - фази і структури які утворюються в залізовуглезевих сплавах(перліт ледібуріт....)..

У системі залізо - вуглець існують такі фази: рідка фаза, ферит, аустеніт, цементит.

1. 1.. Рідка фаза. У рідкому стані залізо добре розчиняє вуглець в будь-яких пропорціях з утворенням однорідної рідкої фази.

2. 2. Ферит - твердий розчин впровадження вуглецю в α-залізо.

Ферит має змінну граничну розчинність вуглецю: мінімальну - 0,006% при кімнатній температурі (точка Q), максимальну - 0,02% при температурі 727 ° C (точка P). Вуглець розташовується в дефектах гратки.

При температурі вище 1392 ° C існує високотемпературний ферит, з граничною розчинністю вуглецю близько 0,1% при температурі близько 1500 ° C (точка I)

Властивості фериту близькі до властивостей заліза. Він м'який (твердість - 130 НВ) і пластичний, магніти до 768 ° C.

3. 3. Аустеніт (γ) - твердий розчин впровадження вуглецю в γ-залізо.

Вуглець займає місце в центрі гранецентрованої кубічної комірки.

Аустеніт має змінну граничну розчинність вуглецю: мінімальну - 0,8% при температурі 727 ° C (точка S), максимальну - 2,14% при температурі 1147 ° C (точка Е).

У залізовуглецевих сплавах присутні фази: цементит первинний, вторинний цементит, цементит третинний. Хімічні та фізичні властивості цих фаз однакові. Вплив на механічні властивості сплавів надає розходження в розмірах, кількості і розташування цих виділень. Цементит первинний виділяється з рідкої фази у вигляді великих пластинчастих кристалів. Цементит вторинний виділяється з аустеніту і розташовується у вигляді сітки навколо зерен аустеніту (при охолодженні - навколо зерен перліту). Цементит третинний виділяється з фериту і у вигляді дрібних включень розташовується біля кордонів феритних зерен.

Аустеніт має твердість 200-250 НВ, пластичний, парамагнітен.

При розчиненні в аустеніт інших елементів можуть змінюватися властивості і температурні межі існування.

4. 4. Цементит (Fe3C) - хімічна сполука заліза з вуглецем (карбід заліза), містить 6,67% вуглецю.

13 - класифік ЗВ сплавів (сталі чавуни...види сталей)

Сталі класифікуються по безлічі ознак.

1. По хімічному: складу: вуглецеві і леговані.

2. За змістом вуглецю:

ü нізкоуглеродістиє, із змістом вуглецю до 0,25 %;

ü среднеуглеродістиє, із змістом вуглецю 0,3.0,6 %;

ü високовуглецеві, із змістом вуглецю вище 0,7 %

 

· По рівноважній структурі: доевтектоїдниє, евтектоїдниє, заевтектоїдниє.

· За якістю. Кількісним показником якості є зміст шкідливих домішок: сірі і фосфору:

·, - вуглецеві сталі звичайної якості:

· - якісні стали;

· - високоякісні стали.

· За способом виплавки:

· в мартенівських печах;

· в кисневих конверторах;

· в електричних печах: електродугах, індукційних і ін.

· За призначенням:

· конструкційні - застосовуються для виготовлення деталей машин і механізмів;

· інструментальні - застосовуються для виготовлення різних інструментів;

· спеціальні - стали з особливими властивостями: електротехнічні, з особливими магнітними властивостями і ін.

Маркування сталей

Маркіровка сталей

Прийняте буквено-цифрове позначення сталей

Вуглецеві сталі звичайної якості (ГОСТ 380).

Сталі містять підвищену кількість сірі і фосфору

Маркіруються Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст - індекс даної групи стали. Цифри від 0 до 6 - це умовний номер мазкі сталі. Із збільшенням номера марки зростає міцність і знижується пластичність стали. По гарантіях при постачанні існує три групи сталей: А, Би і В. Для сталей групи А при постачанні гарантуються механічні властивості, в позначенні індекс групи А не указується.
Для сталей групи Б гарантується хімічний склад. Для сталей групи В при постачанні гарантуються і механічні властивості, і хімічний склад.

Індекси кп, пс, сп указують ступінь раськісленності стали: кп - кипляча, пс - напівспокійна, сп - спокійна.

Якісні вуглецеві стали

Якісні сталі поставляють з гарантованими механічними властивостями і хімічним складом (група В). Ступінь раськісленності, в основному, спокійний.

Конструкційні якісні вуглецеві стали Маркіруються двухзначним числом, вказуючим середній вміст вуглецю в сотих долях відсотка. Указується ступінь раськісленності, якщо вона відрізняється від спокійної.

Сталь 08 кп, сталь 10 пс, сталь 45.

Зміст вуглецю, відповідно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Інструментальні якісні вуглецеві стали маркіруються буквою У (вуглецева інструментальна сталь) і числом, вказуючим вміст вуглецю в десятих долях відсотка.

Сталь У8, сталь У13.

Зміст вуглецю, відповідно, 0,8 % і 1,3 %

Інструментальні високоякісні вуглецеві стали. Маркіруються аналогічно якісним інструментальним вуглецевим сталям, тільки в кінці марки ставлять букву А, для позначення високої якості стали.

Сталь У10А.

Якісні і високоякісні леговані стали

Позначення буквено-цифрове. Легуючі елементи мають умовні позначення, Позначаються буквами російського алфавіту.

Позначення легуючих елементів:

Х - хром, Н - нікель, М - молібден, В - вольфрам,

До - кобальт, Т - титан, А - азот (указується в середині марки),

Г - марганець, Д - мідь, Ф - ванадій, З - кремній,

П - фосфор, Р - бір, Би - ніобій, Ц - цирконій,

Ю - алюміній

Леговані конструкційні стали

Сталь 15Х25Н19ВС2

На початку марки указується двухзначноє число, що показує вміст вуглецю в сотих долях відсотка. Далі перераховуються легуючі елементи. Число, наступне за умовним позначення елементу, показує його вміст у відсотках, Якщо число не стоїть, то зміст елементу не перевищує 1,5 %.

У вказаній марці сталі міститься 0,15 % вуглецю, 35% хрому, 19 % нікелю, до 1,5% вольфраму, до 2 % кремнію.

Для позначення високоякісних легованих сталей в кінці марки указується символ А.

Леговані інструментальні стали

Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

На початку марки указується однозначне число, що показує вміст вуглецю в десятих долях відсотка. При змісті вуглецю більше 1 %, число не указується,

Далі перераховуються легуючі елементи, з вказівкою їх змісту.

Деякі сталі мають нестандартні позначення.

Швидкорізальні інструментальні стали

Сталь Р18

Р - індекс даної групи сталей (від rapid - швидкість). Зміст вуглецю більше 1%. Число показує зміст основного легуючого елементу - вольфраму.

У вказаній сталі зміст вольфраму - 18 %.

Якщо сталі містять ті, що легують елемент, то їх зміст указується після позначення відповідного елементу.

Шарікоподшипниковиє стали

Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС

Ш - індекс даної групи сталей. Х - указує на наявність в сталі хрому. Подальше число показує вміст хрому в десятих долях відсотка, у вказаних сталях, відповідно, 0,6 % і 1,5 %. Також указуються що входять з склад стали легуючі елементи. Зміст вуглецю більш 1 %.

15 - класифікація та маркування чавунів (білі сірі.....)

Класифікація

Виливки з чавуну класифікують за: станом вуглецю, формі включень графіту, структурі металевої основи, хімічним складом, технології одержання і призначенням.

Станом вуглецю (хімічно зв'язаний або структурно вільний) розрізняють білий, сірий і половинчастий (вибілений) чавуни.

У білому чавуні (таку назву він отримав за кольором зламу) вуглець хімічно зв'язаний з залізом у вигляді цементиту Fe3С. Білий чавун має високу твердість, крихкістю і поганий оброблюваністю різанням. Основна маса білого чавуну йде на переробку в сталь.

У сірому чавуні (сірий злам) вуглець знаходиться у вільному стані у вигляді графітових включень. Сірий чавун відрізняється від білого меншою твердістю і крихкістю, а також хорошою оброблюваністю різанням. Хороші ливарні властивості сірого чавуну грають важливу роль при одержанні виливків.

Половинчастий (вибілений) чавун характеризується одночасною наявністю в його структурі цементиту і графіту. Цементит знаходиться в поверхневому шарі виливки (охолоджуюча з найбільшою швидкістю), а графіт - у внутрішній порожнині (серцевині), охолоджують з найменшою швидкістю. Такий чавун має високу зносостійкість, але погано обробляється різанням.

За формою графітових включень розрізняють: чавун сірий з пластинчастим графітом, високоміцний з кулястим графітом, ковкий з сиплеся графітом і чавун з вермікулярним (червоподібним) графітом.

За типом структури металевої основи чавун буває: феритних, перлітним і ферритно-перлітним.

За хімічним складом чавун поділяють на нелегований і легований.

Нелегований чавун містить залізо, вуглець і звичайні домішки - кремній, марганець, сірку і фосфор. Легований чавун має більш складний хімічний склад: в якості легуючих елементів використовуються нікель, хром, молібден, мідь та інші елементи, а також кремній і марганець у кількості, що перевищує їх домішкової зміст.

За технологією отримання розрізняють звичайні або немодифіковані чавуни та модифіковані чавуни.

Модифікування - введення в розплав чавуну в невеликих кількостях спеціальних добавок - модифікаторів, які сприяють подрібненню пластин графіту або отримання частинок графіту у формі кулі. У результаті модифікування механічні властивості чавуну поліпшуються: зростає міцність, пластичність і в'язкість.

За призначенням розрізняють чавун загального призначення (сірий, ковкий, високоміцний тощо) і спеціального призначення (антифрикційний, корозійно-стійкий, жаростійкий, жароміцний та ін.)

Маркування

Чавун маркується літерами СЧ і цифрами, перша з яких характеризує межа міцності чавуну даної марки при розтягуванні, друга - при вигині (кг/мм2). Найбільшого поширення набули чавуни марок: СЧ12-28; СЧ15-32; СЧ18-36; СЧ 21-40; СЧ 24-44; СЧ 28-48; СЧ 32-52; СЧ 38-60, причому перші п'ять марок мають перлітною- феритної металеву основу, останні три - перлітну. Міцність сірих чавунів всіх марок при стисканні значно перевищує міцність при розтягуванні. Наприклад, для чавуну марки СЧ 24-44, що має межу міцності при розтягуванні 24 кгс/мм2, межа міцності при стисненні становить 85 кгс/мм2. Для збільшення міцності чавуну графітовим включенням надають кулясту форму шляхом введення магнію в ківш перед розливанням. При цьому чавун набуває і деяку пластичність. Високоміцні чавуни маркують літерами ВЧ і цифрами, перша з яких характеризує тимчасовий опір чавуну при розтягуванні (кгс/мм2), друга - відносне подовження (%). Наприклад, ВЧ 60-2 або ВЧ 40-10.

Ковкі чавуни маркують літерами КЧ і цифрами, які позначають тимчасові опору при розтягуванні (кгс/мм2) та відносне подовження (%). Прикладами марок ковких чавунів можуть служити КЧ 38-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12; КЧ 30-6 з феритної металевою основою і КЧ 45-6; КЧ 50-4 і КЧ 60-3, мають ферритно-перлітну основу.

При цьому складі структура чавуну в більшій мірі залежить від швидкості охолодження.

При цьому складі чавуну, наприклад при сталості сумарного вмісту вуглецю і кремнію, а також інших елементів, що входять до його складу, можна отримати цементитний, а також перлітною-феритний чавун.