1.Диаграмма

Сплавы железа с углеродом в диапазоне концетраций от 0 до 6.67% подразделяют на три группы:технич железо(C<0/02%, структура ф или Ф+ЦIII )(а);стали 0.02<C%<2.14(в структуре П);чугуны 2.14<C%<6.67( в структ Л).По структуре в равновес состоянии различ.: доэвтектоид стали(0.02<C%<0.8,П+Ф)(б,в); эвтектоидн(С=0.8%Ппластин)(г); заэвтектоидн (0.08<C%<2.14, П+ЦII) (д)

Чугуны,имеющ в своей структуре эвтектику ледебурит назыв белыми и дел: доэвтектич(2.14<C%<4.3, Л+П+ЦII)(ж); эвтектич(С=4.3% . ледебурит)(з); заэвтектическими (4.3<C%<6.67 , Л+ЦI)(и)

Фазы:-Ж;Ф(феррит) = FeαC (Cmax – 0.025%);А(аустенит) = FeγC (Cmax – 2.14%);Ц(цементит) – Fe3C (Cmax – 6.67%); Г(графит)

Феррит – твёрдый раствор углерода в α-железе, ОЦК. Аустенит – твёрдый раствор углерода в γ-железе, ГЦК. Цементит – химическое соединение железа с углеродом – карбид железа Fe3C.Графит образуется в высокоуглеродистых сплавах при метастабильном равновесии.(Если охлаждение(нагрев) происходит медленно, но с реальными скоростями).Углерод содержится в стали в виде цементита, который представляет собой твердые и хрупкие частицы. С увел С повыш твердость, пределы прочности и текучести(в доэвтектоидн сталях),но умен относит удлинение, отн сужение и ударная вязкость. В заэвтектоидн пределы прочности и текучести сниж из-за образ хрупкой цементитной сетки. (рис) Увелич углерода способствует переходу стали в хладноломкое состояние.Примеси: полезные-кремний(до0.4%), марганец(0.8%).Кремний повыш плотность слитка и текучесть; марганец-повыш прочн, умен красноломкость, вызванную серой. Вредные: Сера-способствует появл красноломкости(хрупкость при горяч обработке давлением). Фосфор-упрочняет, но умен пластичность и вязкость, повыш порог хладноломкости. Азот, кислород-понижают предел выносливости и вязкость, повыш порог хладноломкости. Водород-вызывает охрупчивание.

2.Цементация стали. Методы цементации. Термическая обработка после цементации. Строение и свойства цементованного слоя. Стали для цементации.

Цементация-это процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали углеродом. Цель цементации-повышение поверхностной твердости и износостойкости детали при сохранении вязкой сердцевины.

Цементацию проводят при температурах 930…950 С в углеродосодержащей среде- в тыердом или газообразном карбюризаторе.Нагрев осуществляется в область аустенита(выше точки Ас3) Перегрев нежелателен, так как вызывает укрупнение зерна аустенитаю

Строение цементованного слоя. Цементации подвергают малоуглеродистые стали с содержанием углерода 0,1…0,3%. Выбор обусловлен тем.что сердцевина должна сохранять высокую вязкость.Концентрация углерода после цементации в поверхностном слое 0.8…1,1% Цементованный слой имеет переменную концентрацию углерода по глубине, убывающую от поверхности к сердцевине детали.

Технология цементации.

Цементация в твердом карбюризаторе. Преимущество метода- его простота и универсальность для единичного производства. Недостатки-низкая культура производства,невозможность автоматизауии,невозможность контроля и регулирования строения цементованногос лоя,большая длительность процесса.

Газовая цементация. Осуществляют в многокомпонентных насыщающих средах, содержащих активные газы (CO,CH4)и газы носители(CO2 ,N2 ,H2) Преимущества - возможность контроля толщины и структуры цементованного слоя,возможность совмещения цементации и последующей закалки,сокрашение длительности процесса,высокая степень механизации.

Структура и своийства после цементации:Структура поверхностного слоя. Мелкоигольчатый высокоуглеродистый мартенсит и 15…20% остаточного аустенита (Мотп+Аост).В легированных возможно образование карбидов (Мотп+Аост+К).

Структура сердцевины. Вязкая структура-сорбит пластинчатый и феррит. В легированных-нижний бейни или малоуглеродистый мартенсит,или мартенсит и феррит ,если закалка ниже Ас3.

Применение цементации. Применяют для упрочнения широкого спектра деталей,подверженных изнашиванию,испытываюших статические.динамические,циклические нагрузки.(зубчатые колеса,шестерни,зубчатые муфты,втулки,пальцы,валы коробок передач)