- •Материаловедение
- •Введение
- •1. Кристаллическое строение металлов
- •1.1. Общая характеристика и структурные методы исследования металлов
- •1.2. Атомно-кристаллическая структура металлов
- •1.3. Дефекты кристаллического строения
- •1.4. Строение сплавов
- •2. Кристаллизация металлов
- •3. Деформация и разрушение металлов
- •3.1. Упругая и пластическая деформация
- •3.2. Механизм пластической деформации
- •3.3. Влияние пластической деформации на структуру и свойства металла
- •3.4. Разрушение металлов
- •4. Влияние нагрева на структуру и свойства деформированного металла
- •4.1. Возврат и полигонизация
- •4.2. Рекристаллизация
- •4.3. Факторы, влияющие на размер зерна рекристаллизованного металла
- •4.4. Холодная и горячая деформации
- •5. Железо-углеродистые сплавы
- •5.1. Компоненты и фазы в системе железо-углерод
- •5.2. Диаграмма состояния железо-цементит (Fe–Fe3c) (метастабильное равновесие)
- •5.3. Формирование структуры углеродистых сталей при медленном охлаждении
- •5.4. Формирование структуры белых чугунов
- •6. Чугуны
- •6.1. Белые чугуны
- •6.2. Серые чугуны
- •6.3. Высокопрочные чугуны
- •6.4. Ковкие чугуны
- •7. Стали
- •7.1. Примеси в сталях
- •7.2. Влияние углерода на свойства стали
- •7.3. Влияние постоянных примесей на свойства стали
- •7.4. Влияние легирующих элементов на критические точки железа
- •7.5. Классификация сталей
- •7.6. Маркировка сталей
- •7.7. Коррозионно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы
- •7.8. Жаропрочные стали и сплавы
- •8. Термическая обработка сталей
- •8.1. Отжиг стали
- •8.2. Нормализация стали
- •8.3. Закалка стали
- •8.4. Отпуск стали
- •9. Химико-термическая обработка стали
- •9.1. Цементация стали
- •9.2. Азотирование стали
- •9.3. Нитроцементация и цианирование сталей
- •9.4. Диффузионная металлизация
- •10. Огнеупорные материалы
- •10.1. Свойства огнеупоров
- •10.2. Классификация огнеупоров
- •10.3. Огнеупорные изделия
- •10.4. Огнеупорные бетоны, торкрет-массы, мертели
- •11. Теплоизоляционные материалы
- •11.1. Свойства теплоизоляционных материалов
- •11.2. Классификация теплоизоляционных материалов
- •11.3. Естественные теплоизоляционные материалы
- •11.4. Искусственные теплоизоляционные материалы
- •Библиографический список
- •Оглавление
6.3. Высокопрочные чугуны
Высокопрочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму (рис. 6.1, б).
Шаровидная форма графита не является активным концентратором напряжений и поэтому меньше ослабляет металлическую основу. Высокопрочные чугуны получают модифицированием магнием. Его вводят в жидкий чугун в количестве 0,03…0,08 %. Под действием магния в процессе кристаллизации графит приобретает шаровидную форму. Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой прочностью и пластичностью. По своим механическим свойствам они не уступают литой углеродистой стали. В то же время высокопрочные чугуны имеют хорошие литейные свойства, высокую износостойкость, хорошо обрабатываются резанием, По структуре металлической основы высокопрочный чугун может быть ферритным или перлитным.
По ГОСТу 1985 года высокопрочный чугун маркируется только цифрой, которая указывает величину временного сопротивления. Например, ВЧ 40, ВЧ 45, ВЧ 50.
Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях промышленности. Они заменяют сталь во многих конструкциях и изделиях. Их используют для изготовления оборудования прокатных станов, корпусов паровых турбин и лопаток направляющего аппарата, коленчатых валов и многих других ответственных деталей.
6.4. Ковкие чугуны
Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму (рис. 6.1, в).
Ковкий чугун получают из белого чугуна в результате длительного нагрева при высоких температурах. Этот процесс называется графитизирующим отжигом.
В процессе отжига цементит разлагается с образованием графита хлопьевидной формы. Такая форма в отличие от пластинчатой меньше снижает механические свойства металлической основы. Поэтому ковкий чугун по сравнению с серым обладает более высокой прочностью и пластичностью. Отливки из белого чугуна для отжига на ковкий чугун изготовляют тонкостенными. Толщина сечения отливки не должна превышать 50 мм, иначе в сердцевине при кристаллизации выделяется пластинчатый графит, и чугун становится непригодным для отжига.
Структура металлической основы определяется режимом отжига. По структуре металлической основы ковкие чугуны делятся на ферритные и перлитные.
Ковкий чугун маркируют буквами КЧ и цифрами. Первые две цифры указывают временное сопротивление (кгс/мм2), вторые – относительное удлинение (%). Например, КЧ 35-10, КЧ 30-6, КЧ 37-12. Из ковкого чугуна изготавливают детали, работающие при ударных и вибрационных нагрузках.
Ковкие чугуны нашли широкое применение во многих отраслях промышленности. Из них изготавливают водо-, газо-, напоропроводную арматуру, работающую под давлением. Недостатком ковких чугунов является повышенная стоимость, связанная с продолжительным дорогостоящим отжигом.
7. Стали
7.1. Примеси в сталях
Промышленные стали, помимо основных элементов (железа и углерода), всегда содержат и другие элементы. Эти элементы можно разделить на 4 группы: 1) постоянные примеси – Mn (до 0,8 %), Si (до 0,4 %), S, P; 2) скрытые примеси – газы (O2, H2, N2); 3) случайные примеси, попадающие из руд; 4) легирующие элементы.
Легирующие элементы вводятся в сталь для получения специальных свойств. К числу этих элементов относятся Cr, Al, Cu, Mo, W, Ti и т.д., в том числе Mn в количестве более 0,8 % и Si в количестве более 0,4 %.
Стали, содержащие легирующие элементы, называют легированными или специальными.