1.Какие фазы имеются в равновесной сиcтеме Fe-Fe3C(Fe-C) ?
В равновесной системе Fe-Fe3C различают 5 фаз : жидкий расплав , твердые растворы феррит и аустенит , свободный углерод- графит , химическое соединение Fe3C – цементит.
2.Какие фазы присутствуют в сплавах системы Fe-Fe3C при комнатной температуре ?
Во всех сплавах системы при комнатной температуре присутствуют феррит , цементит и/или графит.
3.По какому принципу сплавы системы Fe-Fe3C подразделяются на стали и чугуны ?
В сплавах , содержащих более 2.14 % углерода при кристаллизации протекает эвтектическое превращение , и они называются чугунами . В сплавах , содержащих менее 2.14% углерода эвтектическое превращение не протекает , и они называются сплавами.
4.Что общего и какие различия у твердых растворов замещения и внедрения ?
Общими является то , что ТР замещения являются фазами переменного состава . Различия : 1) в ТР замещения растворенные атомы находятся в узлах кристаллической решетки , тогда как в ТР внедрения - в междоузлиях 2) ТР замещения при выполнении определенных условий может быть неограниченным (непрерывным) , тогда как ТР внедрения – только ограниченным (граничным).
6.Чем отличается белый и серы чугун.
В белом чугуне углерод присутствует в свободном виде – в виде графита , в белом чугуне углерод связан в цементит.
7.Дайте определение фазы.
Фаза- химически и физически однородная часть вещества( или системы ), отделенная от других ее частей поверхностью раздела , при переходе через которую состав , структура или свойства изменяются скачкообразно.
8.Какие элементы обязательно присутствуют в составе любой стали ?
В составе любой стали присутствуют углерод до 2.14% вес. как системообразующий элемент , до 0.4 % кремния и до 0.8% марганца – технологические примеси , вводимые при выплавке для раскисления стали , сера до 0.05% и фосфор до 0.04%- вредные примеси. Количество последних строго ограничено , чем меньше, тем качественнее сталь.
9.Какие примеси в сталях являются вредными и в чем их вредное влияние.
Сера и фосфор – вредные примеси .Сера придает стали красноломкость- охрупчивание при температурах горячей обработки давлением , Фосфор придает сталям хладноломкость- охрупчивание при пониженных температурах.
10.В чем кипящей полуспокойной и спокойной сталей одной и той же марки , например Ст3кп , Ст3пс , Ст3сп.
Эти стали отличаются содержанием кремния : в кипящей стали его содержание менее 0.05% вес , в полуспокойной – 0.05%-0.17% , в спокойной -0.17%-0.4%.
11.Чем отличаются стали обыкновенного качества и качественные ?
Содержанием вредных примесей – серы и фосфора.
12.Дайте определение аустенита , феррита , перлита , ледебурита , бейнита , мартенсита , цементита.
Феррит- твердый раствор углерода α-Fe С ОЦК решеткой . Максимальная растворимость углерода в феррите 0.025%.
Аустенит- твердый раствор углерода в γ-Fe c ГЦК решеткой . Максимальная растворимость углерода в аустените 2.14%.
Цементит карбид железа Fe3C. C содержанием углерода 6.67%.
Перлит – структура , представляющая смесь феррита и цементита , возникает про эвтектоидном превращении γ08--> α0.025+Fe3C
Мартенсит- пересыщенный твердый раствор углерода в α-Fe (ОЦК решетка).
Ледебурит — структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой эвтектическую смесь аустенита и цементита в интервале температур 727—1147 °C, или феррита и цементита ниже 727 °C.
Бейнит – двухфазная смесь кристаллов феррита и цементита. Образуется в интервале температур промежуточного превращения аустенита . Основная особенность промежуточного превращения - полиморфный переход происходит по мартенситному механизму.
14.Дайте определение твердого раствора замещения , твердого раствора внедрения.
В твердом растворе замещения атомы растворенного элемента замещают атомы растворителя в узлах кристаллической решетки. При этом параметры решетки растворителя изменяются в зависимости от разности атомных диаметров растворенного элемента и растворителя .Если атомный диаметр растворенного элемента больше атомного диаметра растворителя , то элементарная ячейка решетки этого раствора искажается и увеличивается , в противном случае она сокращается.
В твердом растворе внедрения атомы растворенного элемента размещаются между атомами растворителя в его кристаллической решетке , как межузельный атом . Для образования твердого раствора внедрения необходимо , чтобы отношение атомного радиуса растворенного элемента к атомному радиусу растворителя было равно или меньше 0.59. При образовании твердых растворов внедрения параметр решетки растворителя всегда увеличивается , что приводит к значительному искажению решетки. Твердые растворы внедрения обычно получаются тогда , когда металл растворяет неметаллический элемент (водород , азот , углерод , бор и д.р.) с малыми атомными размерами. Например , твердый раствор азота (атомный радиус 0.071 нм) в γ-железе (атомный радиус 0.126 нм) представляет собой твердый раствор внедрения . Отношение атомного радиуса азота к атомному радиусу γ-железа равно 0.56.
15.Почему в структуре сплавов системы Fe-Fe3c(Fe-c) при комнатной температуре не наблюдается аустенит ?
Аустенит- твердый раствор на основе ГЦК решетки , которая существует при температурах выше 727 градусов цельсия. Ниже 727 градусов цельсия ввиду протекания полиморфного ГЦК->ОЦК превращения существует твердый раствор на основе ОЦК решетки – феррит.
17.На какие фазы распадается мартенсит при отпуске?
Превращения при нагреве мартенсита
(при отпуске закаленной стали)
Мартенсит при нагреве распадается на феррито-цементитную смесь. Это превращение протекает в несколько этапов и зависит от температуры нагрева.При температурах 150-2000 уменьшается степень искаженности решетки мартенсита (тетрогональность решетки) за счет уменьшения в ней углерода, который начинает выделяться в виде карбида близкого по составу к Fe2C. Этот карбид еще недостаточно обособлен, и его решетка тесно связана с решеткой мартенсита. Такая структура называется мартенситом отпуска.При 200-3000 мартенсит еще более теряет свою тетрогональность, карбиды более обосабливаются. Остаточный аустенит (в высокоуглеродистых сталях) также начинает распадаться на феррит и карбиды. Такую структуру называют бейнитом отпуска (в отличие от бейнита получаемого в изотермических условиях).При 300-4000 выделяются очень дисперсные карбиды Fe3C и существенно снижаются внутренние напряжения. Такая структура называется тростит отпуска.При температурах выше 4000 происходит постепенное укрупнение цементита и феррита, однако, размеры их остаются все равно значительно меньше, чем при медленном охлаждении стали. Такая структура обладает хорошим сочетанием твердости, прочности и вязкости, и называется сорбитом отпуска.Процессы происходящие при нагреве мартенсита для стали У8 графически показаны на рис.8.
