- •Введение
- •Часть I Материаловедение
- •1. Строение и свойства материалов
- •1.1. Классификация материалов
- •Плазма газ жидкость твердое тело
- •1.2. Кристаллическое строение материалов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.3.1. Точечные дефекты
- •1.3.2. Линейные дефекты
- •1.3.3. Поверхностные и объемные дефекты
- •2. Крсталлизация металлов и сплавов
- •2.1. Межатомное взаимодействие
- •2.2. Гомогенная и гетерогенная кристаллизация
- •2.3. Строение металлического слитка
- •2.4. Аморфные металлические сплавы
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2 Деформация моно- и поликристаллов
- •3.3. Влияние нагрева на структуру деформированного металла
- •3.4. Свойства материалов и методы их испытаний
- •4. Основы теории двойных сплавов
- •4.1. Строение сплавов
- •4.2. Диаграммы состояния двойных сплавов
- •5. Железоуглеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы
- •5.2. Превращения в сплавах системы железо–цементит
- •5.2.1. Первичная кристаллизация сталей
- •5.2.2. Вторичная кристаллизация сталей
- •5.2.3. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали
- •5.2.4. Кристаллизация белых чугунов
- •5.3. Превращения в сплавах системы железо–графит
- •6. Основы термической обработки сталей
- •6.1. Основные превращения в стали
- •6.2. Отжиг стали
- •6.3. Закалка и отпуск
- •7. Поверхностное упрочнение деталей
- •7.1. Упрочнение методом пластической деформации
- •7.2. Упрочнение методом поверхностной закалки
- •7.3. Химико-термическая обработка
- •8. Легированные стали
- •8.1. Маркировка легированных сталей
- •8.2. Классификация легированных сталей
- •8.2.1. Конструкционные стали
- •8.2.2. Инструментальные стали
- •8.2.3. Стали и сплавы с особыми свойствами
- •9. Цветные металлы и сплавы
- •9.1. Титан и его сплавы
- •9.2 Алюминий и его сплавы
- •9.3. Магний и его сплавы
- •9.4. Медь и ее сплавы
- •9.5. Другие цветные металлы и сплавы
- •10. Неметаллические и композиционные материалы
- •10.1. Полимеры
- •10.2. Пластмассы
- •10.3. Композиционные материалы
- •10.3. Керамические материалы
- •Часть 2 Технология конструкционных материалов
- •11. Металлургическое производство
- •11.1. Основные сведения о производстве чугуна
- •11.2. Производство стали
- •11.3. Разливка стали
- •12. Литейное производство
- •12.1. Литейные свойства сплавов
- •12.2. Литье в песчано-глинистые формы
- •12.3. Плавильные печи
- •12.4. Специальные способы литья
- •12.5. Сплавы для изготовления отливок
- •13. Обработка металлов давлением
- •13.1. Прокатка
- •13.2. Волочение и прессование
- •13.3. Ковка
- •13.4. Штамповка
- •14. Обработка металлов резанием
- •14.1. Основы резания металлов
- •14.2. Обработка на токарных станках
- •14.3. Обработка на сверлильных станках
- •14.4. Обработка на фрезерных станках
- •14.5. Обработка на строгальных и долбежных станках
- •14.6. Обработка на шлифовальных и отделочных станках
- •14.7. Точность и качество поверхности при обработке
- •15. Сварка, резка и пайка
- •15.1. Сварка металлов плавлением
- •15.2. Сварка металлов давлением
- •15.3. Термическая резка металлов
- •Области применения способов термической резки
- •15.4. Пайка металлов
- •16. Электрофизические и электрохимические способы обработки материалов
- •16.1. Электрофизические способы
- •16.2. Электрохимические способы
- •17. Основы рационального выбора материалов
- •17.1. Выбор материала
- •17.2. Основные направления экономии материалов
- •Литература
- •Оглавление
- •Евгений Петрович Чинков
- •Андрей Геннадьевич Багинский
- •Материаловедение и технология
- •Конструкционных материалов
- •Подписано к печати.
5.2.1. Первичная кристаллизация сталей
С плав I (до 0,1 % С). Кристаллизация δ-феррита начинается на линии ликвидуса АВ в точке 1 (рис. 5.4). По мере охлаждения изменяется состав и количество жидкой и твердой фаз. По правилу отрезков (§ 4.2) можно найти какие кристаллы образуются при кристаллизации. Внутри двухфазной области проводится конода – изотермическая линия ab. Проекция точки a на ось концентраций покажет состав твердой фазы, точки b – жидкой. Состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидуса АВ, твердой – по ветви AH линии солидуса. Центральная часть растущего зерна δ-феррита менее обогащена углеродом, чем периферийная. Это приводит к внутрикристаллической ликвации. При медленном охлаждении концентрация углерода выравнивается за счет диффузии из периферийной части. Кристаллизация δ-феррита заканчивается в точке 2 на линии солидуса AH. От точки 2 до точки 3 сплав охлаждается без изменений в структуре. В интервале температур между точками 3 и 4 происходит полиморфное превращение δ-феррита в аустенит. В этой температурной области одновременно сосуществуют два твердых раствора. Сначала превращение δ-феррита в аустенит происходит в более обогащенной периферийной части зерна δ-феррита, по мере охлаждения – в менее обогащенной углеродом центральной части. Состав δ-феррита изменяется по линии НN, аустенита – по линии JN. Ниже точки 4 сплав охлаждается в аустенитном состоянии.
Сплав II (0,1–0,16 % С). Кристаллизация δ-феррита начинается на линии ликвидуса АВ в точке 1, заканчивается в точке 2 на перитектической линии HJB. При температуре 1499 °С концентрации углерода в δ-феррите достигает 0,1 %, в жидкости – 0,5 %. Далее происходит перитектическое превращение – жидкая фаза взаимодействует с ранее выделившимися кристаллами δ-феррита и образуются кристаллы новой фазы – аустенита с содержанием углерода 0,16 %:
δ 0,1 + Ж0,5 → γ0,16 .
Согласно правилу отрезков, на перитектическую реакцию требуется количество δ-феррита, равное: . В сплаве II содержится δ-феррита больше , чем требуется на перитектическую реакцию. По окончании перитектического превращения часть δ-феррита сохраняется. Структура сплава состоит из аустенита и избыточного δ-феррита, который при дальнейшем понижении температуры до точки 3 превращается в аустенит. При охлаждении ниже точки 3 сплав будет состоять только из кристаллов аустенита.
Сплав III (0,16–0,5 % С). Кристаллизация δ-феррита начинается на линии ликвидуса АВ в точке 1, а заканчивается в точке 2 на перитектической линии HJB. При 1499 °C происходит перитектическое превращение. Согласно правилу отрезков, на перитектическую реакцию требуется количество жидкой фазы, равное: . В сплаве III содержится жидкой фазы больше: . По окончании перитектического превращения часть жидкой фазы сохраняется. При понижении температуры до точки 3 продолжается кристаллизация аустенита из жидкой фазы. Ниже этой точки сплав будет состоять из аустенита.
Сплав IV (0,6 % С). Кристаллизация начинается в точке 1 с образования аустенита и продолжается до точки 2. При этом кристаллы аустенита имеют различную концентрацию углерода (изменяющуюся по ветви J2 линии солидуса). Ниже температуры точки 2 структура сплава состоит из аустенита.