7.3.Влияние примесей.

Чугуны как и стали многокомпонентные системы. Примеси могут оказывать существенное влияние на структурообразование чугунов, особенно такие как Si, Mn, S, Р.

Кремний. Очень сильный графитизатор, т.е. в сильной степени способствует выделению углерода как из жидкой фазы так и из аустенита и разложению цементита. В литейных чугунах кремния 0,8 - 4,0%.

Марганец. Карбидообразующий элемент (Mn), препятствует выделению свободного углерода, т.е. способствует получению белого чугуна. Нейтрализует влияние серы, выводя ее из твердого раствора (MnS). Обычное содержание в сером чугуне – 0,5 – 0,8%.

Сера - придает чугуну, как и стали, красноломкость - малый удельный вес - всплывает и удаляется вместе со шлаком. Содержание серы в сером чугуне не должно превышать 0,08%, в высокопрочном - <0.03%.

Фосфор - в чугуне иногда до 1%. Может быть полезной примесью.Он увеличивает жидкотекучесть, способствует хорошему заполнению формы.

8.ТЕРМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТАЛИ.

8.1.Теория превращения в стали при нагреве и охлаждении.

Основные превращения в стали

Теорию термической обработки составляет учение об изменения строения и свойств металлов и сплавов при тепловом воздействии, не исчезающих после его превраще­ния.

Любой процесс термической обработки может быть описан графиком, построенным в координатах t ° — τ (рис.8.1), по которому можно определить температуру нагрева (t°), время нагрева, выдержки и охлаждения (τ _н, τ _в, τ _ох), средние и истинные скорости нагрева и охлаждения (V_н, V_ox), общую продолжительность производствен­ного цикла (τ _об). Термической обработкой называют процесс обработки изделий из металлов и сплавов путем теплового воздействия с целью изменения их структуры и свойств в заданном направлении.

Это воздействие может сочетаться также с химическим, деформационным, ра­диационным, магнитным и другими воздействиями.

Термообработка может использоваться как промежуточная операция для улуч­шения технологических свойств (обрабатываемость режущим инструментом, повыше­ние пластичности перед обработкой давлением и др.) и как окончательная операция для придания обрабатываемому материалу комплекса физико-механических и других свойств, обеспечивающих необходимые эксплуатационные характеристики изделия.

Особенно велика роль термической обработки при производстве стальных изде­лий. Производство стали во многом определяет экономическое могущество страны. Экономия в использовании стали происходит главным образом за счет улучшения свойств стальных изделий, из них 15-20 % за счет широкого внедрения различных ви­дов термических обработок.

В углеродистой стали в зависимости от температуры нагрева и скорости охлаж­дения возможны следующие основные 4 вида превращений.

1.При нагреве выше температуры А_с1 феррито-цементная смесь - перлит превращается в аустенит ПА

2.При медленном охлаждении ниже температуры А_с1 однородный

твердый раствор углерода в  -железе (аустенит) диффузионным путем распадается на смесь двух фаз - (Ф+Ц) – П, т.е.АП

3. При быстром охлаждении аустенит превращается в мартенсит -упорядочен­ный перенасыщенный твердый раствор углерода в -железе. Из-за большой скорости охлаждения при превращении не происходит диффузия углерода. Мартенсит структура неустойчивая неравновесная с большим запасом свобод­ной энергии.

4.При нагреве ниже температуры А_с1 пересыщенный твердый раствор углерода в -железе (мартенсит) распадается с образованием феррито-цементной смеси -перлита М (Ф+Ц) - П

Превращения во всех случаях связаны со стремлением системы (в данном слу­чае стали) к минимуму свободной энергии (F) при изменившихся внешних условиях (t° ).

На рис.8.2 показан характер изменений F аустенита, мартенсита и перлита в за­висимости от температуры (схема) и температурные области 4-х превращений.