Сірий чавуг його структура та властивості (повільне охолодження)

Чавун сірий - сплав заліза з графітом, який присутній у вигляді пластинчастого або волокнистого графіту.

Сірий чавун характеризується високими ливарними властивостями (низька температура кристалізації, плинність в рідкому стані, мала усадка) і служить основним матеріалом для лиття. Він широко застосовується в машинобудуванні для відливання станин верстатів і механізмів, поршнів, циліндрів.

Крім вуглецю, сірий чавун завжди містить у собі інші елементи. Найважливіші з них це кремній і марганець. У більшості марок сірого чавуну вміст вуглецю до 1,4%.

Високоміцний чавун його структура та властивості (кулькова форма крафіту)(с порошковим магнієм в автоклаві)

Високоміцний чавун - чавун, що має графітні включення сфероїдальної форми.

Графіт сфероїдальної форми має менше відношення його поверхні до об'єму, що визначає найбільшу суцільність металевої основи, а, отже, і міцність чавуну. Структура металевої основи чавунів з кулястим (сфероидальним) графітом така ж, як і у звичайному сірому чавуні, тобто, в залежності від хімічного складу чавуну, швидкості охолодження (товщини стінки виливка) можуть бути отримані чавуни з наступною структурою: ферит + кулястий графіт (феритний високоміцний чавун), ферит + перліт + кулястий графіт (феррито-перлітний високоміцний чавун), перліт + кулястий графіт (перлітний високоміцний чавун).

Найбільш часто застосовується для виготовлення виробів відповідального призначення в машинобудуванні, а також для виробництва високоміцних труб (водопостачання, водовідведення, газо-, нафто-проводи). Вироби та труби з високоміцного чавуну відрізняються високою міцністю, довговічністю, високими експлуатаційними властивостями.

Ковкий чавун ()

Ковкий чавун - умовна назва м'якого і в'язкого чавуну, одержуваного з білого чавуну відливанням і подальшої термічною обробкою. Використовується тривалий відпал, в результаті якого відбувається розпад цементиту з утворенням графіту, тобто процес графітизації, і тому такий відпал називають графітізірующім.
Ковкий чавун, як і сірий, складається з сталистого основи і містить вуглець у вигляді графіту, проте графітові включення до ковкому чавуні інші, ніж у звичайному сірому чавуні. Різниця в тому, що включення графіту в ковкому чавуні розташовані у формі пластівців, які виходять при відпалі, і ізольовані один від одного, в результаті чого металева основа менш роз'єднана, і чавун володіє деякою в'язкістю і пластичністю. Через свою сиплеся форми і способу отримання (відпал) графіт в ковкому чавуні часто називають вуглецем відпалу.

За складом білий чавун, що піддається отжигу на ковкий чавун, є доевтектичні і має структуру ледебурит + цементит (вторинний) + перліт. Для отримання структури ферит + вуглець відпалу в процесі відпалу повинен бути розкладений цементит ледебуріта, вторинний цементит і цементит евтектоїдних, тобто входить до перліт. Розкладання цементиту ледебуріта і цементиту вторинного (частково) відбувається на першій стадії графітизації, яку проводять при температурі вище критичної (950-1000 ° С); розкладання евтектоїдних цементиту відбувається на другій стадії графітизації, яку проводять шляхом витримки при температурі нижче критичної (740-720 ° C), або при повільному охолодженні в інтервалі критичних температур (760-720 ° C).

Білий чавун його структура та властивості (не мае графіту, ФЕрум триЦе) (швидке охолодження

Під час кристалізації)

Білий чавун (крихкий, містить ледебурит і не містить графіт)
Білий чавун - вид чавуну, в якому вуглець у зв'язаному стані у вигляді цементиту, в зламі має білий колір і металевий блиск. У структурі такого чавуну відсутні видимі включення графіту і лише незначна його частина (0,03-0,30%) виявляється тонкими методами хімічного аналізу або візуально при великих збільшеннях. Основна металева маса білого чавуну складається з цементітную евтектики, вторинного та евтектоїдних цементиту, а легованого білого чавуну - з складних карбідів і легованого фериту.

Види хімічних та хамакотермічних ЗD сплавів

Більшість металів при їх сумісному плавленні змішуються один з одним і, кристалізуючись, утворюють сплави та/чи інтерметалічні сполуки. Всі сплави, як і метали, в твердому стані кристалічні. Сплави поділяють на однорідні і неоднорідні. Більшість сплавів належить до неоднорідних.

Однорідні сплави утворюються в тих випадках, коли атоми одного металу можуть заміщатися атомами другого металу у вузлі кристалічної ґратки. При такому заміщенні утворюються кристали із структурою схожою на структуру вихідних металів, проте із атомами різного сорту, чим і обумовлюється однорідність сплаву. Такі сплави називають твердими розчинами. Тверді розчини утворюють золото із сріблом, нікель з міддю і ін.

Неоднорідні сплави являють собою механічну суміш кристаликів обох металів. При цьому кожний із металів зберігає свою кристалічну ґратку. Наприклад, сплав олова зі свинцем (припій) складається з кристаликів чистого олова і кристаликів чистого свинцю.

Сплави можуть утворюватись не тільки двома, а й кількома металами. Сплави з двох металів називають подвійними, з трьох — потрійними і т. д. Крім того, до складу сплавів можуть входити і неметали, як вуглець, фосфор, сірка тощо. Деякі метали при сплавленні утворюють хімічні сполуки. При цьому одні хімічні сполуки підлягають правилам звичайної валентності, як Mn₂Sn, Mg₂Pb і ін., а деякі не підлягають, наприклад CuZn₃, Cu₃Sn, Fe₃C тощо. Хімічні сполуки металів характеризуються власною кристалічною ґраткою, відмінною від кристалічних ґраток металів, які входять до її складу. При надлишку одного з металів хімічні сполуки можуть утворювати як тверді розчини, так і механічні суміші.

За своїми властивостями сплави різко відрізняються від чистих металів, з яких вони складаються. Температура плавлення сплавів звичайно нижча від температури плавлення металів, що входять до їхнього складу. Так, натрій і калій при певному складі утворюють сплав, який при звичайній температурі є рідиною, хоча натрій плавиться при 97,5°С, а калій — при 62,3°С.

Сплавы обычно получают с помощью смешивания компонентов в расплавленном состоянии с последующим охлаждением. При высоких температурах плавления компонентов, сплавы производятся смешиванием порошков металлов с последующим спеканием (так получаются, например, многие вольфрамовые сплавы).

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В состав многих сплавов могут вводиться и неметаллы, такие как углерод, кремний, бор и др. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

Сплавы обычно получают с помощью смешивания компонентов в расплавленном состоянии с последующим охлаждением. При высоких температурах плавления компонентов, сплавы производятся смешиванием порошков металлов с последующим спеканием (так получаются, например, многие вольфрамовые сплавы).

Сплавы являются одним из основных конструкционных материалов. Среди них наибольшее значение имеют сплавы на основе железа и алюминия. В состав многих сплавов могут вводиться и неметаллы, такие как углерод, кремний, бор и др. В технике применяется более 5 тыс. сплавов.

 

Старіння сталей

Старение стали — изменение свойств материала (стали), протекающее во времени без заметного изменения микроструктуры. Такие процессы происходят главным образом в низкоуглеродистых сталях (менее 0,25 % С). При старении за счёт скопления атомовуглерода на дислокациях или выделения избыточных фаз и феррита (карбидов, нитридов) повышаются прочность, порог хладноломкости и снижается сопротивление хрупкому разрушению. Склонность стали к старению снижается при легировании её алюминием, титаном или ванадием. Существует старение: термическое и механическое. Термическое – п ри ускоренном охлаждении с 650—700 °C в низкоуглеродистой стали задерживается выделение третичного цементита и при нормальной температуре фиксируется перенасыщенный раствор (феррит). При последующей выдержке стали при нормальной температуре или при повышенной 50-150 °C происходит образование атмосфер Коттрелла или распад твёрдого раствора с выделением третичного цементита (ε-карбида) в виде дисперсных частиц. Старение технического железа (стали) также может быть вызвано выделением твёрдых частиц нитрида Fe₁₆N₂ или Fe₄N. Механическое или деформационное старение — это процесс, протекающий после пластической деформации, если она происходит ниже температуры рекристаллизации. Такое старение развивается в течение 15-16 суток при комнатной температуре и в течение нескольких минут при 200—350 °C. При нагреве деформированной стали возможно образование частиц карбидов и метастабильной нитридной фазы Fe₁₆N₂ или стабильного нитрида Fe₄N. Развитие деформационного старения резко ухудшает штампуемость листовой стали, поэтому многие углеродистые стали подвергают обязательно испытаниям на склонность их к деформационному старению.

Відпал сталей

Відпал - процес термообробки металу, при якому виробляється нагрівання, потім повільне охолодження металу. Перехід структури з нерівноважного стану до більш рівноважного. Відпал першого роду, його види: повернення (він же відпочинок металу), рекрісталлізаціонний відпал (він же називається рекристалізація), відпал для зняття внутрішніх напружень, дифузійний відпал (ще називається гомогенізація). Відпал другого роду - зміна структури сплаву за допомогою перекристалізації близько критичних точок з метою одержання рівноважних структур. Відпал другого роду, його види: повний, неповний, ізотермічний отжиги.

Повернення (відпочинок) стали - нагрівання до 200 - 400 ^o, відпал для зменшення або зняття наклепу. За результатами відпалу спостерігається зменшення спотворень кристалічних граток у кристалітів і часткове відновлення фізико-хімічних властивостей сталі.

рекристаллизационного відпал стали (рекристалізація) - нагрівання до температур 500 - 550 ^o; відпал для зняття внутрішніх напружень - нагрівання до температур 600 - 700 ^o. Ці види відпалу знімають внутрішні напруги металу виливків від нерівномірного охолодження їх частин, також у заготовках, оброблених тиском (прокаткою, волочінням, штампуванням) з використанням температур нижче критичних. Внаслідок рекристаллизационного відпалу з деформованих зерен виростають нові кристали, ближче до рівноважним, тому твердість сталі знижується, а пластичність, ударна в'язкість збільшуються. Щоб повністю зняти внутрішні напруження стали потрібна температура не менше 600 ^o.

Дифузійний відпал стали (гомогенізація) застосовується тоді, коли сталь має внутрікристалічних ликвацию. Вирівнювання складу в зернах аустеніту досягається дифузією вуглецю та інших домішок у твердому стані, поряд з самодифузії заліза. За результатами відпалу, сталь стає однорідною за складом (гомогенної), тому дифузійний відпал називає також гомогенізацією.

Повний відпал стали пов'язаний з фазовою перекристалізацією, подрібненням зерна при температурах точок А _С1 і А _С2. Призначення його - поліпшення структури стали для полегшення подальшої обробки різанням, штампуванням або загартуванням, а також отримання дрібнозернистої рівноважної перлітною структури готової деталі. Для повного відпалу сталь нагрівають на 30-50 ^o вище температури лінії GSK і повільно охолоджують.

відпалу надлишковий цементит (відманштетовий структура характеризується штріхообразним розташуванням надлишкового цементиту.