16. Какие сплавы по диаграмме Fe-Fe3 c называются сталями, чугунами?

Пользуясь диаграммой состояния, можно установить возможность проведения термической обработки, термического упрочнения и параметры их режима, температурные режимы литья и пластической деформации.

Сплавы железа с углеродом (стали и чугуны) являются наиболее распространенными металлическими материалами и составляют примерно 95% от всех применяемых металлических материалов. Сталь – основа современной техники. Чугун наиболее распространенный литейный сплав и основной исходный материал для выплавки стали. Техническое железо – с минимальным содержанием углерода и других примесей – производят в небольших количествах для нужд электротехники.

17. Содержание углерода в эвтектоидной стали и эвтектическом чугуне?

Доэвтектоидная сталь имеет, как указывалось, две структурные составляющие: феррит и перлит. Содержание углерода в феррите из-за незначительности этой величины ( 0 008 % С) в приводимом ниже расчете можно не учитывать и считать, что весь углерод отожженной доэвтектоидной стали находится в структурной составляющей - перлите. Известно, что перлит содержит 0 83 % С, поэтому, если известно также количество перлита в общей массе металла, можно легко подсчитать содержание углерода в стали. Поскольку перлит и феррит имеют примерно одинаковый удельный вес, то количество перлита в общей массе стали можно - определить по отношению общей площади, занимаемой перлитом на изучаемой поверхности микрошлифа, ко всей площади этой поверхности. 

Эвтектический чугун содержит 4 3 % углерода. Структура его состоит полностью из ледебурита. Структура эвтектического чугуна - ледебурит. Микроструктура эвтектического чугуна состоит только из ледебурита. В этом чугуне перлит раздроблен цементитом и располагается по границе крупных цементитных пластин, в свою очередь имеющих мелкие включения перлита. Микроструктура эвтектического чугуна часто наблюдается в виде светлого фона цементита, усеянного темными зернами перлита. Превращения в эвтектических чугунах, содержащих 4 3 % С, при охлаждении начинаются при температуре 1147 С. После затвердевания структура его состоит из смеси аустенита и цементита, называемой ледебуритом. При охлаждении из аустенита выделяется вторичный цементит. С понижением температуры до 727 С аустенит, содержащий 0 8 % С ( точка S), претерпевает эвтектоидный распад с выделением феррита и цементита, образующих перлит. Структура эвтектического чугуна состоит из аустенита и цементита при температуре выше 727 С, а при более низкой температуре, вплоть до нормальной, - из смеси перлита и цементита, называемой ледебуритом. Ледебурит имеет в зависимости от скорости охлаждения сотовое ( при медленном охлаждении) или пластинчатое ( при быстром охлаждении) строение.

18. Структура белого доэвтектического чугуна. Серого обыкновенного, ковкого, высокопрочного Доэвтектический белый чугун ( рис. 50, а), в основном состоит из ледебурита и распавшегося аустенита. Структура доэвтектического -. Крупные темные поля на фоне ледебурита - перлит, образовавшийся из структурно свободного аустенита. 

Свойства серых чугунов не ухудшаются значительно при охлаждении. Предел прочности и твердость даже несколько возрастают при 77 К по сравнению с комнатной температурой.

Зависимость свойств серого чугуна от его структуры значительно сложнее, чем в стали, так как серые чугу-ны состоят из металлической основы и включений графита, вкрапленных в эту основу. [3]

Структура и свойства серых чугунов, широко используемых в машиностроении, определяются размерами, формой и расположением в них графита. По действующим стандартам различают три группы серых чугунов: обыкновенный литейный, модифицированный и высокопрочный.

Чугун с хлопьевидным графитом, который получается из белого чугуна в результате специального графитизирующего отжига (томления) - это ковкий чугун.

При его производстве весьма существенно получить при отливке чисто белый чугун, так как частичная графитизация при литье и, следовательно, образование пластинчатого графита вызовут при последующей графитизации отложение графита на этих пластинках. Такой чугун будет иметь пониженные свойства, близкие к свойствам простого серого чугуна.

Несмотря на стремление получить в отливке белый чугун, не следует чрезмерно увеличивать содержание элементов, препятствующих графитизации (например, марганца), так как в этом случае будет трудно провести графитизирующий отжиг. Поэтому состав ковкого чугуна ограничивается сравнительно узкими пределами.

Из-за низкого содержания углерода получается малое количество графитных образований и улучшается качество ковкого чугуна. Однако чугун с таким низким содержанием углерода нельзя приготовить в вагранке, и для расплавления ковкого чугуна пользуются специальными печами, что, естественно, повышает стоимость изделия.

Высокопрочный чугун — чугун, имеющий графитные включения сфероидальной формы. Графит сфероидальной формы имеет меньшее отношение его поверхности к объёму, что определяет наибольшую сплошность металлической основы, а следовательно, и прочность чугуна. Структура металлической основы чугунов с шаровидным (сфероидальным) графитом такая же, как и в обычном сером чугуне, то есть, в зависимости от химического состава чугуна, скорости охлаждения (толщины стенки отливки) могут быть получены чугуны со следующей структурой: феррит + шаровидный графит (ферритный высокопрочный чугун), феррит + перлит + шаровидный графит (феррито-перлитный высокопрочный чугун), перлит + шаровидный графит (перлитный высокопрочный чугун).

Наиболее часто применяется для изготовления изделий ответственного назначения в машиностроении, а также для производства высокопрочных труб (водоснабжение, водоотведение, газо-, нефте-проводы). Изделия и трубы из Высокопрочного чугуна отличаются высокой прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами.