12) Влияние содержание углерода на прочностные и пластические свойства сплавов железо – углерод

При увеличении содержания углерода более 0,8% уменьшается и пластичность, и прочность. Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных зерен.

Углерод является основным элементом, определяющим структуру и свойства углеродистых сталей. Даже при малом изменении содержания углерод оказывает заметное влияние на изменение свойств сталей. С увеличением углерода в структуре стали растет содержание цементита. До 0,8 % С сталь состоит из феррита и перлита, более 0,8% С в структуре стали, кроме перлита, появляется структурно свободный вторичный цементит.

Феррит имеет низкую прочность, но пластичен. Цементит имеет высокую твердость, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличиваются твердость и прочность и уменьшаются вязкость и пластичность стали.

13) Классификация сталей по применению в зависимости от содержания углерода

 Углеродистая сталь, из которой изготовляют основную массу проволоки, не содержит специальных добавок, но всегда имеет небольшое количество неизбежных примесей. Кроме того, она может содержать небольшое количество никеля, хрома, меди и других элементов. Примеси попадают в сталь из руды, лома, топлива и раскислителей, применяемых при выплавке стали.

 Конструкционная углеродистая сталь содержит от 0,05 до 0,75 % С. В зависимости от содержания углерода стали присваивают определенную марку.

 Инструментальная углеродистая сталь содержит от 0,60 до 1,25 % С. Марки инструментальной углеродистой стали: У7, У8, У9, У10 и У12. Их обозначение также определяется содержанием углерода. Кроме того, широко используются высококачественные инструментальные углеродистые стали с пониженным содержанием серы и фосфора (вредных примесей). В конце обозначения таких сталей имеется еще буква А (например, У8А, У10А и др.).

 Автоматная сталь с содержанием углерода от 0,08 до 0,45 % отличается повышенным содержанием серы (0,08-0,3%) и фосфора (0,08-0,15%), что позволяет легче вести обработку резанием. Эта сталь используется для производства калиброванного металла.

 Легированная сталь содержит один или не сколько легирующих элементов (хром, никель, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт и др.), которые вводят с целью получения заданных свойств. Для удобства основные элементы, вводимые в легированную сталь, обозначают условно русскими буквами, а их количества - числами. Приняты следующие обозначения: X - хром, Н - никель, Т - титан, Г - марганец, П - фосфор, М -молибден, Д - медь, С - кремний, Ф - ванадий, Ю - алюминий, В - вольфрам, К - кобальт

• конструкционные (для деталей машин, приборы);

• инструментальные (для режущего инструмента, жаростойкие, жаропрочные)

16) Классификация конструкционных чугунов по виду графита

Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и связанном состоянии (в виде химического соединения — цементита Fe₃C), но также в свободном состоянии — в виде графита. При этом форма выделений графита и структура металлической основы (матрицы) определяют основные типы чугуна и их свойства.

• по состоянию углерода — свободный или связанный;

• по форме включений графита — пластинчатый, вермикулярный, шаровидный, хлопьевидный (рис. 30);

• по типу структуры металлической основы (матрицы) — ферритный, перлитный; имеются также чугуны со смешанной структурой: например феррито-перлитные;

• по химическому составу — нелегированные чугуны (общего назначения) и легированные чугуны (специального назначения).

В зависимости от формы выделения углерода в чугуне различают:

• белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe₃C;

- половинчатый чугун, в котором основное количество углерода (более 0,8 %) находится в виде цементита;

• серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита;

• отбеленный чугун, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой — белого;

• высокопрочный чугун, в котором графит имеет шаровидную форму;

ковкий чугун, получающийся из белого путем отжига, при котором углерод переходит в свободное состояние в виде хлопьевидного графита.