24.Стр-ра металлического слитка. Факторы, влияющие на стуктуру
Строение
слитка в стали было описано Черновым,
зерна в слитке имеют различную форму и
ориентировку.
Металл обычно разливают в формы, наз изложница.
Зона1 - мелкие неориентированных в простр-ве кристаллы, кот. образуются за счет резкого перепада температур между горячим металлом и холодной формой. Охлаждение резкое, число зародышей большое. Закаленная, поэтому очень твердая, обладает ↑ мех. хар-ками и ее стараются сохранить. После образования корковой зоны условия теплоотвода изменяются ∆t становится меньше и образуется зона 2 (столбчатых кристаллов) - кол-во зародышей невелико поэтому из этих зародышей успевают вырасти столбчатые кристаллы, кот. растут перпендикулярно стенкам формы в направлении отвода тепла. Стр-ра плотная, т.к. дендриты мешают расти друг другу. Эта зона непрочная, т.к. в местах стыка кристаллов образуются плоскости слабины. Зона 3(равноосных кристаллов) - в центре слитка нет определенной направленности отвода тепла, перепад температур маленький и поэтому образуются кристаллы приблизительно одинаковой формы и размера. Зародышами здесь могут являться любые примеси и инородные тела, поэтому в этой зоне возможны поры, трещины, газовые пузыри; механические св-ва низкие. Зона 4(усадочная раковина) образуется вследствие того, что все металлы, за некоторым исключением, в твердом состоянии имеют меньший объем, чем в жидком. Структура слитка явл неоднородной по сечению, т.к. зависит от t жидкого металла и t формы, объема металла, хим состава и наличия примесей.
25. Диаграмма состояния «Железо-углерод». Характеристика железа.Характеристика углерода.
При изменении концентрации компонентов в сплавах, а также в процессе их охлаждения или нагрева в спавах происходят фазовые и структурные изменения, кот. можно наглядно проследить с помощью диаграмм состояния, представлябщих собой графическое изображение состояния сплавов. Диаграммы строятся для равновесного состояния сплавов. Вид диаграммы определяется характером взаимодействий, кот. имеют место между компонентами сплавов в жидком и твердом состояниях. В жидком состоянии между компоненами сущ. неограниченная растворимость, т.е они образуют жидкий раствор(расплав). В твердом состоянии компоненты могут образовать механические смеси из чистых компонентов, твердые растворы,химические соединения) Механические смеси (если элементы сплава при затвердивании из жидкого состояния не расторяются друг в друге и не взаимодействуют, по структуре смесь представляет собой неоднородное тело)
Твердые растворы (фазы, в кот. один из компонентов сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов располагаются так, искажая ее. По структуре - однородные зерна. Хим. соединения (если элементы сплава взаимодествуют др. с другом. По структуре-однородные твердые тела)
Железо и его сплавы с углеродом
Железо - серебристо-белый металл, плотность -7,86г/см3. Температура плавления 1539 С. Возможны 6 состояний железа: газообразное, 4 конденсированных (жидкое и 3 кристаллические полиморфные модификации) и плазма.
Полиморфизм – свойство в-ва или материала изменять свою КР при изменении температуры. При нормальном атмосферном давлении существуют-альфа и гамма- железо, при ↑ давлении эпсила -железа.
Углерод –неметаллический элемент. 2 модификации-алмаз и графит. плотность - 2,25г/см3, температура плавления - 3500С.
Осовными фазами в системе являются: (диаграмма)
1.жидким расплав углерода в железе (ближний порядок расположения атомов, преобладает металлическая связь, строение жидкого расплава зависит от конценрации углерода, при увелечении конценрации снижается вязкость и поверхностное натяжение)
2.феррит (твердый раствор, кристаллическая решетка-КОЦ, феррит - мягкая, пластичная фаза. Микроструктура - гранулированны зерна, светлые, разнообразной величины.
3.аустенит (твердый раствор, кристалич. решетка -кубич. гранецентрированная, он пластичен, но более проный, чем феррит, микростукура - светлые зерна)
4.цементит (хим. соединение железа с углеродом, анизатропен - свойства зависят от направления измерения, высокая твердость, легко царапает стекло, хрупок, почти нулевая пластичность. Первичный цементит кристализуется при охлаждении из жидкой фазы. Вторичный - из аустенита. Микроструктура перв. - белые иглы. Микростуктура вторичн. - белые поля или сетки)
5.графит(углерод, растворимость железа в графите очень мала, решетка-гексоганально слоистая, графит-мягкая фаза, имеет низку прочность, микростуктура-темные образования различной формы и размера)
6.ледебурит(механ. смесь аустенита и цементита, хрупок, большая прочность, микростуктура-смесь мелких темных зерен на белой цементитной основе)
7.перлит(механ.смесь феррита и цементита, твердая и прочная фаза, микростуктура - темные зерна пластинчатого строения. На основе диаграммы
Синтезируются железоуглеродистые сплавы-стали и чугуны.