2 Четыре основных превращения в стали.

Рассматривая структурные превращения в стали, мы прежде всего должны указать, что основными являются три структуры, а переход их из одной в другую характеризуют основные превращения.

Укажем эти структуры:

аустенит (А) - твердый раствор углерода в γ-железе Fe_γ (C);

мартенсит (М) - твердый раствор углерода в α-железе Fe_α (C);

перлит (П) - эвтектоидная смесь из одновременно образующихся феррита и карбида Fe_α + Fe₃C

При термической обработке стали наблюдаются четыре основных превращения.

I. Превращение перлита в аустенит, протекающее выше точки A₁ выше температуры стабильного равновесия аустенит - перлит; при этих температурах из трех основных структур минимальной свободной энергией обладает аустенит:Fe_α + Fe₃C → Fe_γ (C) или П → А.

II. Превращение аустенита в перлит, протекающее ниже А₁:  Fe_γ (C) → Fe_α + Fe₃C или А → П.

III. Превращение аустенита в мартенсит:Fe_γ (C) → Fe_α (C) или А → М.

Это превращение наблюдается ниже температуры метастабильного равновесия аустенит - мартенсит (T₀). При T₀ более устойчивой фазой является перлит, однако работа, необходимая для образования мартенсита из аустенита, меньше, чем для образования перлита, поэтому ниже T₀ образование перлита из аустенита может произойти только в результате превращения аустенита в мартенсит, а затем уже мартенсита в перлит.Таким образом, аустенито-мартенситное превращение в данном случае является промежуточным в процессе перехода аустенита в перлит.

IV. Превращение мартенсита в перлит, точнее, в феррито-карбидную смесь:

Fe_α (C) → Fe_γ + Fe₃C или М → П.

Оно происходит при всех температурах, так как при всех температурах свободная энергия мартенсита больше свободной энергии перлита.

Билет №24.

1. Три основных структуры в сталях.

Фазовые превращения в сталях происходят в связи с изменением свободной энергии.

Для сталей характерны следующие структуры:

Аустенит (А) – твердый раствор углерода в γ-железе Feγ(С);

Мартенсит (М) – пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе Feα (С);

Перлит (П) – эвтектоидная смесь из одновременно образующихся феррита и цементита из аустенита.

2 . Серые чугуны.

Чугун серый — сплав железасуглеродом, в котором присутствует графит в виде хлопьевидных, пластинчатых или волокнистых включений. В зависимости от скорости дальнейшего охлаждения после затвердевания чугун может иметьферритную, феррито-перлитную иперлитнуюметаллическую основу. С ростом скорости охлаждения возрастает доля перлита, а следовательно и прочность чугуна, но падает его пластичность. Для каждой области применения выбирают марку чугуна с оптимальным для этого случая сочетанием свойств. Маркируется серый чугун буквами СЧ, после которых указывают гарантированное значение предела прочности в кг/мм², например СЧ30. Высокопрочные чугуны маркируются буквам ВЧ, после которых указывают прочность и, через тире, относительное удлинение в %, например ВЧ60-2.

Серый чугун характеризуется высокими литейными свойствами (низкая температура кристаллизации, текучесть в жидком состоянии, малая усадка) и служит основным материалом для литья. Он широко применяется в машиностроении для отливки станин станков и механизмов, поршней, цилиндров. Высокая хрупкость, свойственная серым чугунам вследствие наличия в их структуре графита, делает невозможным их применение для деталей, работающих в основном на растяжение или на изгиб; чугуны используются лишь при работе на сжатие.

Кроме углерода, серый чугун всегда содержит другие элементы, в первую очередь кремний, способствующий образованию графита. В большинстве марок серого чугуна содержание углеродаот 2,9 до 3,7%.

Билет №25.