- •Тема 1. Загальна характеристика термічної обробки
- •Класифікація видів термічної обробки
- •Основні положення теорії термічної обробки
- •Тема 2. Аналіз діаграм стану сплавів
- •Типи взаємодії між компонентами сплаву
- •Типові діаграми стану сплавів
- •Зв’язок діаграм стану з властивостями сплавів
- •Тема 3. Структура основних промислових сплавів
- •Залізовуглецеві сплави
- •Структура сталей.
- •Структура чавунів.
- •Тема 4. Технологія і режими термічної обробки
- •Загальні положення
- •Гартівні середовища
- •3. Загартовуваність і прогартовуваність
- •Тема 5. Способи та режими термічної обробки
- •Відпал першого роду
- •2. Відпал другого роду
- •3. Гартування і відпуск
- •4. Термомеханічна обробка (тмо)
- •Тема 6. Хіміко-термічна обробка металів і сплавів
- •1. Загальні положення хіміко-термічної обробки
- •Цементація
- •Азотування
- •Ціанування (нітроцементація) сталей
- •Дифузійне насичення металами і неметалами
- •Дефекти і брак при термічній обробці
-
Структура сталей.
Сталі залежно від вмісту вуглецю поділяються на:
-
доевтектоїдні (С < 0,8 %);
-
евтектоїді (С = 0,8 %);
-
заевтектоїдні (С > 0,8 %).
Це ілюструє діаграма стану Fe-Fe3C
Рисунок 3.1 – Діаграма стану Fe-Fe3C
А – аустеніт (твердий розчин С в Feγ);
Л – ледебурит (механічна суміш аустеніту і цементиту первинного);
П – перліт (механічна суміш фериту і цементиту);
Ф - ферит (твердий розчин С в Feα);
Ц – цементит (карбід заліза Fe3C).
Структура доевтектоїдної сталі при кімнатній температурі представляє ферит і перліт. При цьому чим більше в сталі вуглецю, тим більше перліту. На рис. 3.2 представлена мікроструктура доевтектоїдної сталі з різним відсотком вуглецю.
а б в
Рисунок 3.2 – Мікроструктура доевтектоїдних сталей:
а- сталь 20 (0,2 % С); б – сталь 40 (0,4 % С); в – сталь 60 (0,6 % С).
а б
Рисунок 3.3 – Мікроструктура сталі:
а – евтектоїдної У8 (0,8 % С); б – заевтектоїдної У10 (1,0 % С).
На рис. 3.3 а показана структура евтектоїдної сталі, що має структуру перліту, а на рис. 3.3 б – структура заевтектоїдної сталі, що складається із зерен перліту, по границях яких розміщена цементитна сітка.
З підвищенням концентрації вуглецю в сталі зменшується кількість м’якого фериту і зростає частка твердого і крихкого цементиту, який або входить до складу перліту, або існує самостійно у вигляді структурної складової (у випадку заевтектоїдної сталі). Це призводить до того, що з підвищенням вмісту вуглецю збільшується твердість і міцність сталі, але зменшується її пластичність.
Така закономірність спостерігається при підвищенні вмісту вуглецю до 0,8 %. Якщо вуглецю більше 0,8 %, то твердість сталі буде зростати, а міцність почне знижуватися, тому що більша кількість цементиту збільшує крихкість сталі.
Таким чином доевтектоїдні сталі мають достатньо високу пластичність, але невисоку твердість. Тому доевтектоїдні сталі застосовують для виготовлення деталей машин і металоконструкцій, де необхідне сполучення високої пластичності і високої міцності.
Заевтектоїдні сталі відрізняються високою твердістю і невисокою пластичністю, тому їх застосовують для виготовлення інструментів.
-
Структура чавунів.
До чавунів відносяться сплави заліза з вуглецем, що вміщують більше 2,14 % вуглецю. Розрізняють білі та графітизовані чавуни.
У білих чавунах вуглець повністю знаходиться у зв’язаному стані у вигляді цементиту. У графітизованих чавунах вуглець знаходиться у вільному стані у вигляді графіту.
За вмістом вуглецю білі чавуни поділяються на:
-
Доевтектичні (С < 4,3 %);
-
Евтектичні (С = 4,3 %);
-
Заевтектичні (С > 4,3 %).
Білі чавуни внаслідок присутності великої кількості цементиту відрізняються високою твердістю, крихкістю і практично не піддаються обробці різанням, тому мають обмежене застосування.
У графітизованих чавунах присутні графітові включення і металічна основа. Залежно від форми цих включень розрізняють чавуни:
-
сірий (з пластинчастим графітом);
-
високоміцний (з кулястою формою графіту);
-
ковкий (з пластівчастим графітом);
-
з вермикулярним графітом (з покрученою формою графіту).
Мікроструктура різних видів чавунів показана на рис. 3.4, 3.5, 3.6.
Рисунок 3.4 – Мікроструктура сірих чавунів (з пластинчастим графітом):
а – феритного; б – перліто-феритного; в – перлітного
Рисунок 3.5 – Мікроструктура ферито-перлітного високоміцного чавуну
Рисунок 3.6 – Мікроструктура ковкого феритного чавуну
Чавуни з пластинчастим графітом називають сірими (СЧ). Структура металічної основи може бути феритною, ферито-перлітною, перлітною.
Чавун, у якого графіт має кулясту форму називають високоміцним (ВЧ), структура металічної основи ферито-перлітна.
Ковкий чавун (КЧ) має пластівчасту форму графітових включень. Ковкий чавун міцніше і пластичніше ніж сірий чавун. Він має феритну або перлітну структуру металічної основи.
Чавун з вермикулярним графітом (ЧВГ)має графітові включення покрученої форми. У металічній основі знаходиться велика кількість фериту (до 70 – 90 %).