Диаграмма состояния Fe-ц

рисунок

GS – линия вторичной кристаллизации

PG конец вторичной кристал

СЕ- линия предельной растворимости углерода в Feį

ECF- эвтектическая линия

0.8%-2.14%-заэвтектоид стали

2.14-4.3%-доэвтектические чугуны

4.3%эвтектические чугуны

4.3-6.67%заэвтектические чугуны

0.8 эвтектоидные стали

По типу взаимодействия между атомами может быь три типа сплавов.

- твердые смеси,когда оин компанент растворяется в решетки другого

-хим связи,когда ярко выражены межатомные связи

- мех смесь, когда нет никакого взаимодействия

Л’ледебурит превращенный

Все доэвтектоидные стали в условиях равновесия (медленное охлажд) имеют структкрк феррит + перлит.

Структура эвтектоидной стали состоит на 100% из перлита.

Структура завэвтектоидной стали перлит+цементит2

Белые чугуны(не содержащие в структуре свободного углерода)получают из жидкого расплава. Они делятся на доэвтектические эвтектические и заэвтектические

Л=А+Ц

Л’=П+Ц

Кроме белых чугунов в зависимости от состава и сп получаю различные серые ,ковкие и высоко прочные чугуны. Так как в высокопрочных чугунах весь углерод находится в связанном состоянии он очень хрупкий и в практике не используется. Он идет на переработку из него делаю ковкие. Все перечисленные виды чугунов, кроме белого имею три вида основы: ферритная, феритто-перлитная, перлитная. В сером чугуне имеется кроме основы графит в свободном состоянии пластинчатой формы. Он получается в условиях очень медленного охлаждения. И так как любое графитовое включ можно рассматривать как микротрещину, то его пластичность мала. Используется для изготовления конструкций не подвергающихся никаким динамическим воздействиям.

Ковкий чугун получают термообработкой белого чугуна(нагрев до900, выдержка и медленное охлажд), а графитовое включение в виде снежинок(хлопьевидные)У него достаточно хорошие пластические характеристики.

Высокопрочный чугун имеет такую же структуру и форму граф вкл – шаровидные, она получается путем модифицирования: в процессе получения в Ж добавляю спец ПА элементов-магний целий. ПА элементы осаждаются на поверхности шаровидного графитного зародыша и его дальнейший рост будет с одинаковой скоростью в разном направлении. ВЧ приближается по своим свойствам к стали.

Классификация стали

1.По назначению

-строительные

-конструкционные (требования по мех характер)

-инструментальные(определенные свойства )

- спец назнач

Конструкционные:

-цементуемые

-Улучшаемые(подвергаются закалке и послед высокому тпуску)

Инструментальные:

-жаропрочные

-коррозионные

-жаростойкие

-нержавеющие

-коррозионностойкие

2. По структуре после охлаждения на воздухе. РИСУНКИ

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СТАЛИ.

Термообработка-нагрев до определенной температуры, выдержка и охлаждения с определенной скоростью с целью изменения структуры и свойств металла. Виды термообработки:

-закалка(повышение твердости и прочности)

-отпуск(снятия внутр напр)

-отжиг (исправления структуры)

- нормализация( исправл структуры и повышения мех свойств)

-химико-термическая обработка- насыщение поверхности каким либо элементом.

ПРЕВРАЩЕНИЕ В СТАЛИ ПРИ НАГРЕВЕ И ОХЛАЖДЕНИИ

Рисунок

Критические точки на линии PSK обознач при нагреве АС1, при охлаждении Аr1, на линии GS- АС3 и Аr3-соответственно.На линии SE-АСm и Аrm-соответственно

При нагреве до АС1 никаких структурных изменений не происходит. При нагреве выше перлит превращается в цементит. От АС1 до АС3 феррит переходит аустенит из за смены кристал решетки. Выше АС3 структура аустенита.

При охлаждении происходит все в обратном порядке. При охлаждении до Аr1 Аост распадается на Ф и Ц и образуется перлит . АС1до АСm- Ц растворяется в Feį. Выше Асm-А

При охлаждении до Аrm-избыточный С выделяется в виде Ц.

На Аr1 А распадается до П:

1 диффузия углерода и образования областей с его повышенном количеством.

2 образования в этих областях Ц

3 полиморфное превращение Feį в Feα

4 получился П. Укрупнение зерен Ф и Ц о образование П

При увеличении скорости охлаждения последний этап идет не полностью и образ мех смеси Ф и Ц разной степени дисперсности: пермит, сорбит,троости,бенит.

При быстром охлаждении из 4 этапов происходит только 3 и образуется ПЕРЕНАсыщенный твердый раствор внедрения углерода в Feα - мартенсит. При это искажается решетка увеличивается прочность и твердость, снижается пластичность и вязкость. Такой процесс называется закалкой. Минимальная скорость охлаждения при которой А переходит М называется- критической скоростью охлаждения.

ОСОБЕННОСТИ МАТРЕНСИТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Рисунок

В нормальных условиях Feį может растворить 2.14% углерода при 1147 , а Feα- 0.01%. по этому при высокой скорости охлаждения и А образуется сильно перенасыщенный твердый раствор внедрения углерода в Feα. При этом решетка становится тетрогональной.

При искажении крист решетки увел твердость и прочность.

Особенность мартенситного превращения:

1 процесс без диффузионной

2 происходит в интервале температур

При температуре 200 М распадается так ка он не устойчив, снижается твердость.

ВИДЫ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

ЗАКАЛКА- это нагрев стали до температуры выше АС1 АС3 или АС m на 30-50, выдержка и охлаждение со скоростью равной или больше критической.

Закалка бывает полной и неполной

При нагреве выше АС3 –полная, а между АС1 и АС3 –неполная.

Твердость: М-650, Ф-80-100, А ост- 220, Ц-800

Для доэвтектоидных сталей- полная закалка, так как при неполной остается мягкий феррит.

Для заэвтектоидных- неполная, так как образуется твердый цементит и меньше мягкого остаточного аустенита. При их полной закалке в структуре остается много мягкого Аост. При чрезмерном нагреве под закалку происходит рост зерен и ухудшение мех свойств, при нагреве АС1 закалка не происходит.

Способность стали воспринимать закалку называется –закаливаемость.

Чем больше углерода в стали тем больше прочность.

ОТПУСК

-это нагрев закадленной стали до температуры ниже АС1 выдержка и медленное охлаждение.

Цель отпуска снятие внутренних напряжений, повышение пластичности и вязкости. Различают: низкий 150-200, средний 300-400 высокий 500-600. При отпуске твердость понижается, а пластичность и вязкость увеличивается.

Низкий – производится при 150-200. Получают структуру мартенсита отпуска.назначени сняти внутренних напряжений. Для режущего и измерительно инстру

Средний-производится при 300-400. Получается структура троостита-механическая смесь Ф и П высокой дисперстности,повышает упругие свойства.( рессор , пружин)

Высокий производится при 500-600 получают структуру сорбита– мех связь Ф+ П средней дисперстности.Такая сталь обладает наилучшем сочетанием прочности и твердости с пластичностью и вязкостью.( для деталей работающих при дина нагрузках.)

Сочетание закалки и высокого отпуска – улучшение стали. Улучшается весь комплекс мех свойств по сравнению с отожжённым не закалённым состоянием.

ОТЖИГ И НОРМАЛИЗАЦИЯ

Отжиг- операция термообработки при которой путем нагрева, выдержки и медленного охлаждения получают устойчивую структуру стали.

Цель: снятие внутр напр, исправ структуры, улучшение обрабатываемости, подготовка к термообработки.

Отжиг 1 рода- при температуре выше или ниже критических

Отжиг 2 рода выше критических

Нормализация - нагрев выше температурыАС3 на 30-50,выдержка и охлаждение на воздухе.

По сравнению с отжигом происходит некоторе увеличение твердости и прочности.