49) Обосновать факт более высокого содержания углерода в фазах метастабильной системы.

Если в равновесии с жидкой фазой, аустенитом и ферритом нах-ся графит, то равновесие является стабильным. В случае, когда равновесие с этими фазами, т.е. растворами на базе Fe, нах-ся цементит, равновесие явл метастабильным. В обоих случаях равновесию любого сплава Fe – С заданного состава соответствует минимум термодинамического потенциала, но его минимальное значение в случае стабильного равновесия меньше, чем в случае метастабильного равновесия. На рис. показано изменение своб энергии в стабильной и метастабильной системе в ф-ции содержания углерода при высокой темп-ре, при кот в равновесии нах-ся аустенит. Видно, что уменьшение своб энергии (ΔF) должно приводить к распаду цементита (графитизации). Видно также, что содержание углерода в аустените в стабильной системе (С’) ниже, чем в метастабильной (С). Сказанное относится и к равновесию феррита с графитом или цементитом.

50)Построить кривую охлаждения по метастабильной системе сплава с х% углерода.

51) Построить кривую охлаждения по стабильной системе сплава с х% углерода.

52)Перечислить дефекты структуры в сталях.

Для вторичной микроструктуры горячедеформированной углеродистой стали характерны: строчечное расположение неметаллических включений и полосчатое расположение доэвтектоидного феррита и перлита (полосчатая структура). Образование полосчатой структуры обусловлено неоднородностью распределения фосфора в аустените. Полосчатая структура обусловливает анизотропию механических св-в горячедеформированных изделий. Большой размер зерна первичного аустенита приводит к появлению еще одной аномалии во вторичной микро структуре углеродистой стали – образованию видманштеттовой структуры. Эта структура характеризуется пластинчатыми образованиями доэвтектоидного феррита или игольчатыми – вторичного цементита, ориентированно располагающимися на темном фоне перлита. Возникновение такой структуры связано с тем, что, например, в доэвтектоидной стали избыточный феррит выделяется не только на границах, но и внутри крупных зерен аустенита. Помимо большого размера зерна аустенита, образованию видманштеттовой структуры способствует ускоренное охлаждение стали от высоких температур. Сталь с такой структурой обладает повышенной хрупкостью.

53) Принципы маркировки сталей.

Для обозначения марок стали разработана система, принятая в ГОСТах. Обозначения состоят из небольшого числа цифр и букв, указывающих на примерный состав стали. Каждый легирующий элемент обозначается буквой: Н - никель; Х - хром; К - кобальт; М - молибден; Г - марганец; Д - медь; Р - бор; Б - ниобий; Ц - цирконий; С - кремний; П - фосфор, Ч - редкоземельные металлы; В - вольфрам; Т - титан; А - азот (буква А в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введенного в сталь); Ф - ванадий; Ю – алюминий.

Первые цифры в обозначении показывают среднее содержание углерода в сотых долях процента (у высокоуглеродистых инструментальных сталей в десятых долях процента). Цифры, следующие после буквы, указывают на примерное содержание данного легирующего элемента (при содержании элемента менее 1 % цифра отсутствует; при содержании около 1 % - цифра 1 и около 2 % - цифра 2 и т.д.).

Следовательно, сталь состава 0,10-0,15 % С и 1,3-1,7 % Mn будет обозначаться 12Г2; сталь состава 0,28-0,35 % С; 0,8-0,11 % Cr; 0,9-1,2 % Mn; 0,8-1,2 % Si - 30ХГС и т.д.

    Чтобы показать, что в стали ограничено содержание серы и фосфора (S<0,03 % и P<0,03 %), а также соблюдены все условия металлургического производства высококачественной стали, в конце обозначения марки ставят букву А. (Буква А в середине марочного обозначения указывает на наличие азота, специально введенного в сталь). Особо высококачественная сталь обозначается буквами Ш, ВД, ВИ, ПД и т.д. в конце наименования марки, где ВД обозначает, что сталь или сплав получен вакуумно-дуговым переплавом, Ш - электрошлаковым переплавом, ВИ - методом вакуумно-индукционной выплавки, ПД - плазменно-дуговым и т.д.

    Наименование марок сплавов состоит только из буквенных обозначений элементов. Исключение составляет никель, после обозначения которого указываются цифры его среднего содержания в процентах.

    Однако в ряде случаев для сокращения числа знаков в обозначении несколько отступают от точного соблюдения системы ГОСТов (особенно это относится к сложнолегированным сталям). Нестандартные стали обозначают самым различным образом. Так, опытные марки, выплавленные на заводе "Электросталь", обозначаются буквой И (исследовательские) и П (пробные) и порядковым номером, например, ЭИ179, ЭИ276, ЭП398 и т.д. Опытные марки, выплавленные на металлургическом заводе "Днепроспецсталь", обозначают ДИ 80, где Д - завод-изготовитель, И - исследовательская, 80 - порядковый номер, присвоенный марке стали.

    В инструментальных сталях, имеющих углерода более 1 %, цифры, обозначающие его содержание, полностью опускают. Так, инструментальная сталь с 1,45-1,70 % С; 11-12,5 % Cr и 0,5-0,8 % Mo обозначается Х12М.

    При маркировке электротехнических сталей (типа 1211, 1313, 2211 и т.д.) в обозначении марки цифры означают: первая - класс по структурному состоянию и виду прокатки; вторая - содержание кремния; третья - группу по основной нормируемой характеристике. Вместе первые три цифры в обозначении марки означают тип стали; четвертая - порядковый номер типа стали.

    Для изготовления строительных стальных конструкций со сварными и другими соединениями применяются марки стали типа С235, С245, С255, С345, С590К и т.д. Буква С означает сталь строительная, цифры условно обозначают предел текучести проката, буква К - вариант химического состава. По требованию потребителя массовая доля меди в стали С345, С375, С390, С440 должна быть 0,15 - 0,30 %, при этом к обозначению стали добавляется буква Д, например, С345Д.

    Для изготовления рельсов широкой колеи типов Р75, Р65 и Р50 применяются стали марок М76 и М74, где буква М указывает способ выплавки (мартеновский), цифры - среднее содержание углерода в сотых долях процента. Рельсы узкой колеи типа Р33 изготавливаются из спокойной углеродистой стали. В зависимости от содержания углерода они подразделяются на нормальные (категория Н), твердые (категория Т) и повышенной твердости (категория ПТ).

    Прокат из стали повышенной прочности изготовляют классов прочности: 265, 295, 315, 325, 345, 355, 375, 390 и 440, где цифры обозначают предел текучести.

    Для изготовления конструкций, работающих при низких температурах, применяется сталь марок ОН9, ОН9-Ш, ОН6Б, ОН3, ОН6 и т.д. Содержание углерода в них не более 0,1 %, цифра после буквы Н указывает содержание никеля в целых единицах (например, ОН9 содержит около 9 % никеля).

    Углеродистые литейные стали маркируются числом, обозначающим среднее содержание углерода (в сотых долях процента), и буквой Л.

    Несмотря на то, что для всех сталей невозможно применить в полном объёме систему маркировки ГОСТов, она все же наиболее удобна, наглядна и значительно превосходит в этом отношении принятую в других странах систему маркировки стали.