- •Содержание:
- •Тема №1: Строение металлических сплавов.
- •1.1. Фаза металлических сплавов.
- •1.2. Понятие диаграммы состояния сплава.
- •1.3. Построение диаграмм состояния термическим методом.
- •Тема №2: Основные типы диаграмм состояния двух компонентных сплавов.
- •2.1. Диаграммы состояния для сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии.
- •2.2. Правило отрезков.
- •2.3. Диаграмма состояния для сплавов образующие механические смеси из чистых компонентов.
- •2.4. Диаграммы состояния для сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии.
- •2.5. Диаграммы состояния для сплавов компоненты которых образуют химическое соединение.
- •2.6. Диаграммы состояния для сплавов, компоненты которых испытывают полиморфные превращения.
- •Тема №3: Диаграмма состояния железо-углеродистых сплавов.
- •3.1. Структурные составляющие сплавов железа с углеродом.
- •3.2. Диаграмма состояний железоуглеродистых сплавов.
- •3.3 Фазовые превращения в сталях.
- •3.4. Фазовые превращения в чугунах.
- •Тема №4: Углеродистые стали и чугуны.
- •4.1. Общая характеристика и получение сталей и чугунов.
- •4.2. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства углеродистых сталей.
- •4.3. Классификация и маркировка углеродистых сталей.
- •4.4. Микроструктура и свойства чугунов.
- •4.5. Образование графитных включений в чугунах.
- •Тема №5: Теоретические основы термической обработки.
- •5.1. Общие сведения по теоретической обработке сталей.
- •5.2. Образование аустенита из перлита при нагреве углеродистых сталей.
- •5.3. Превращение аустенита в перлит при равновесном охлаждении сплава. Диаграмма изотермического распада аустенита.
- •5.4. Мартенситное превращение аустенита.
- •5.5. Превращения при отпуске закалённых сталей.
- •Тема №6: Технология термообработки углеродистой стали.
- •6.1. Отжиг и нормализация.
- •6.2. Закалка и отпуск углеродистых сталей.
4.2. Влияние углерода и постоянных примесей на структуру и свойства углеродистых сталей.
Наиболее сильное влияние на структуру и свойства сталей оказывает углерод. Чем больше в сталях углерода, тем больше в их структуре твёрдого и хрупкого феррита. Поэтому с увеличением содержания углерода прочность сталей нарастает, достигает максимума при 0,8-1% и затем начинает снижаться. Таким образом, наибольшими прочностными характеристиками обладает сталь, по составу близкая к эвтектоидной, в структуре которой преобладает перлит. С повышением содержания углерода повышается порог хладоломкости стали, т.е. та температура, при охлаждении, до которой сталь становится хрупкой (сталь содержащая 0,4% углерода имеет порог хладоломкости 0 градусов). С повышением содержания углерода снижается способность сталей к свариванию и пластической деформации. Способность к обработке резанием оптимальное у среднеуглеродистых сталей. При более высоком содержании углерода сталь является слишком твёрдой и хрупкой, что ведёт к преждевременному износу режущего инструмента. При более низком содержании углерода, сталь становится слишком мягкой, что приводит к шероховатой поверхности резания.
Кремний специально вводят в сталь на заключительном этапе её выплавки, с целью раскисления, т.е. удаления из сталей избыточного кислорода, который присутствует в виде соединения FeO, существенно ухудшающего свойства готовой стали. Таким образом кремний является полезной примесью. Обычно кремний растворяется в феррите, образуя твёрдый раствор замещения и упрочняет феррит.
Фосфор попадает в сталь из руды. Он также как и кремний растворяется в феррите, но приводит к ухудшению его пластический свойств и увеличению хрупкости. Кроме того, фосфор может скапливаться в сталях в чистом виде, в виде так называемых сегрегаций. Эти сегрегации так же ведут к увеличению хрупкости стали, особенно при низких температурах. С увеличением содержания фосфора повышается порог хладноломкости стали. Таким образом, фосфор является вредной примесью, приводящей к хрупкости стали.
Сера является так же вредной примесью. Она попадает в сталь в основном из руды и золы топлива. Полностью избавится от серы не просто. В сталях сера не растворяется, она образует соединение FeS, которое совместно с чистым железом формирует легкоплавкую эвтектику, с температурой плавления , располагающейся по границам зёрен. При нагреве стали до горячего деформирования, эта эвтектика частично проплавляется или размягчается, что приводит к комкости стали. Такое явление называюткрасноломкостью. Таким образом, сера это вредная примесь, ведущая к красноломкости.
Марганец как и кремний, специально вводят в сталь для её раскисления. Он оказывается не только полезное раскисляющее действие, но так же препятствует вредному влиянию серы. Он более активно взаимодействует с серой, образуя соединение . Эта эвтектика уже не растворяется при температурах горячего деформирования, что препятствует развитию красноломкости. Таким образом марганец в сталях является полезной примесью.
Газы: кислород, водород и азот попадают в сталь на этапе выплавки. Эти газы либо растворяются в феррите, образуя твёрдые растворы внедрения, либо образуют различные химические соединения (окислы, нитриды), либо в чистом виде собирается в порах. Растворяясь в феррите эти газы повышают его хрупкость и снижают вязкость. Все химические соединения загрязняют сталь и снижают её прочностные характеристики. Газы скапливающиеся в порах в чистом виде, так же ухудшают механические свойства стали. Особенно вредное влияние оказывает водород, который скапливается под большим давлением, приводит к внутренним разрывам стали. Все газы в сталях являются вредными примесями. Чем меньше в сталях вредных примесей, тем сталь качественнее.