Билет № 6
1. Аустенитные нержавеющие стали.
Одним из классов легированных сталей по фазовому равновесию является аустенитный класс. К этому классу относятся стали, в которых отсутствуют превращения аустенита. Структура такой стали состоит из легированного аустенита и аустенита с вторичными карбидами. Пример 1Х18Н9Т, Ni устойчивость γ фазы, Cr- корозионностойкость, Tiсвязать С для Cr , Cr левееFe , взаимодействует с кислородом еще сильнее. При легировании образует оксиды (плотные и не пропускают килород) . С - вредная примесь.
Даже при медленном охлаждении до комнатной температуры сталь сохраняет аустенитную структуру при большом содержании хрома и никеля. Эту сталь широко применяют как нержавеющую в атмосферных условиях и в агрессивных средах.
При высоких температурах стабильна аустенитная структура, а при низких (ниже 400 оС ) – двухфазная структура α + γ.
Аустенит является переохлажденной высокотемпературной фазой. Если сталь с аустенитной структурой при 20 оС подвергнуть наклепу, например, холодной прокатке, то структура становится аустенитно-ферритной (стабильной соответственно низкой температуре). Приближенно к фазовому равновесию под влиянием наклепа – явление, характерное для всех металлов и сплавов. Наклеп понижает энергию активации и при отжиге после наклепа приближение к фазовому равновесию ускоряется. Превращение γ → α происходит без изменения состава, т.е. с помощью мартенситного механизма. Такое превращение идет даже в системах Fe – Ni и Fe – Mn, если (α + γ) – сплавы при 20 оС имеют структуру γ и подвергаются наклепу.
Увеличение содержания хрома до 25% и никеля до 20% делают сталь неокисляющейся и прочной при высоких температурах. Такая сталь допол (?)
карбидами – для этого в неё вводят немного углерода, вольфрама, молибдена. Её используют для изделий работающих при высоких температурах и агрессивных (окислительных) средах.
2. Механизм коалесценции и сфероидизации «второй фазы»
При старении алюминиевых сплавов происходит распад пересыщенного твердого раствора с образованием выделений стабильной фазы. Образовавшиеся выделения в ходе старения укрупняются.
Процесс укрупнения выделившихся частиц называют коалесценцией. Скругление пластинчатых и игольчатых выделений – сфероидизацией.
Причина развития коалесценции – уменьшение суммарной энергии границ между выделениями и твердым раствором вследствие уменьшения площади этих границ. Механизм укрупнения – растворно-осадительный: мелкие частицы растворяются в окружающем твердом растворе, а освободившиеся атомы, входящие в их состав диффузионным путем переносятся к крупным частицам. Присоединение этих атомов к крупным частицам увеличивает размеры этих частиц.
Укрупнение частиц сопровождается увеличением среднего расстояния между частицами.
М
ех-м
растворно-осадительный( мелкие частицы
растворяются , крупные растут за их счет
)
Мех-м – диффузионно-осадительный ( острая вршина растворяется, тупая середина растет ) стремится уменьшить общую пов-ть.(энергию)
3. У партии металла утерян сертификат. Известно лишь, что это легированная инструментальная сталь. Установить класс стали. В распоряжении лабораторная нагревательная печь и твердомер. Обоснуйте план действий.
1. Фиксируем исходную твердость стали
2. Инструментальная сталь: ПК (перлитный класс) или КК (карбидный класс)
3. Проведем процедуру закалки
ТЗАК = 723 + 50 = 773 оС
Основные носители прочности сталей КК карбиды, поэтому после закалки прочность изменится слабо.
Перлитный класс: при нагреве перлит:
(α + К) → γ - прочность возрастет сильно
4. Делаем выводы о принадлежности стали к классу: слабо δ НВ → КК
сильно δ НВ → ПК
(δ НВ относительно начальной прочности).