- •Содержание
- •Раздел 1. Строение и свойства материалов……………………….….4
- •Раздел 1. Строение и свойства материалов
- •Строение и свойства металлических материалов
- •Атомно-кристаллическое строение металлов
- •Полиморфные превращения в металлах.
- •Анизотропия кристаллов и изотропия кристаллических тел
- •Идеальное и реальное строение металлических материалов
- •Кристаллизация металлов
- •Дендритная кристаллизация
- •Строение слитка спокойной стали
- •Раздел 2. Методы изучения структуры и свойств материалов
- •2.1. Упругая и пластическая деформация
- •2.2. Механические свойства и методы их определения
- •2.3. Методы изучения структуры
- •Раздел 3. Теория сплавов. Диаграммы состояния
- •Типы сплавов
- •Диаграммы состояния сплавов
- •Зависимость между свойствами сплавов и типом диаграммы состояния
- •Раздел 4. Сплавы железа и углерода. Стали и чугуны. Диаграмма состояния сплавов «железо—цементит»
- •4.1. Железоуглеродистые сплавы (структурный и фазовый составы)
- •Камере (б), х 250
- •4.2. Углеродистые стали
- •4.3. Чугуны
- •Раздел 5. Теория термообработки. Термическая и химико-термическая обработка стали
- •5.1. Термическая обработка стали
- •5.2. Химико-термическая обработка стали
- •5.3. Легированные стали. Классификация и маркировка.
- •Раздел 6. Цветные металлы и сплавы
- •6.1. Медь и сплавы на основе меди
- •6.2. Алюминий и сплавы на его основе
- •6.3. Титан и сплавы на его основе
- •6.4. Магний и сплавы на его основе
- •6.5. Бериллий
- •6.6. Баббиты
- •Раздел 7. Инструментальные материалы
- •Быстрорежущие стали
- •Твердые сплавы
- •Раздел 8. Неметаллические композиционные материалы
- •8.1. Пластмассы
- •8.2. Композиционные материалы
- •Литература
4.3. Чугуны
Железосодержащие сплавы - чугуны имеют более высокое содержание углерода, заканчивают кристаллизацию образованием эвтектики, обладают низкой способностью к пластической деформации и высокими литейными свойствами. Их технологические свойства обусловлены наличием эвтектики в структуре. Стоимость чугунов ниже стоимости стали. Чугуны выплавляют в доменных печах, вагранках и электропечах. Выплавляемые в доменных печах чугуны бывают передельными, специальными (ферросплавы) и литейными. Передельные и специальные чугуны используют для последующей выплавки стали и чугуна. В вагранках и электропечах переплавляют литейные ш. Около 20 % всего выплавляемого чугуна используют для изготовления литья. В литейном чугуне обычно содержится не более 4 % углерода. Кроме углерода обязательно присутствуют примеси серы, фосфора, марганца и кремния, причем в значительно большем количестве, чем в углеродистой стали. В зависимости от формы выделения углерода различают следующие виды чугунов.
Чугуны со структурно свободным углеродом в зависимости от геометрической формы графитных включений называют: серыми (графит пластинчатой формы), ковкими (графит хлопьевидной формы), высокопрочными (графит шаровидной формы). Металлическая основа чугунов может быть ферритной, ферритно-перлитной и перлитной. В ферритных чугунах (чугунах с ферритной металлической основой) нет углерода, связанного в Fe3C. В перлитных - 0,8 % углерода связано в цементит. При одинаковой металлической основе механические свойства чугунов возрастают от серого к высокопрочному.
Белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита Fe3C. Чугун в изломе имеет белый цвет и характерный блеск.
Половинчатый чугун, в котором основное количество углерода (более 0,8 %) находится в виде цементита. Чугун имеет структуру перлита, ледебурита и пластинчатого графита.
Серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита, а содержание углерода в связанном состоянии в виде цементита составляет не более 0,8 %.
Чугун с отбеленной поверхностью, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой - белого чугуна. Отбеленный слой получают в толстостенных массивных деталях при литье их в металлические формы. По мере удаления от поверхности вследствие уменьшения скорости охлаждения структура белого чугуна постепенно переходит в структуру серого. Чугун поверхностного слоя в микроструктуре содержит много твердого и хрупкого цементита, который хорошо сопротивляется изнашиванию. Поэтому чугуны с отбеленной поверхностью используют для деталей с высокой износостойкостью, для валков прокатных станов, мукомольных валов, вагонных колес с отбеленным ободом, лемехов плугов с отбеленным носком и лезвием.
Серые чугуны получают при охлаждении отливок с обычными скоростями, характерными для песчаных форм. Маркируют серые чугуны буквами СЧ и числом, обозначающем временное сопротивление σв в кгс/мм2 (в десятых долях МН/м2).
Ковкие чугуны, в которых углерод находится в виде хлопьевидного графита, получают из белых чугунов путем длительного графитизирующего отжига белых чугунов. Маркируют ковкий чугун буквами КЧ и двумя числами, первое из которых - σв в кгс/мм2, второе - относительное удлинение δ в %.
Высокопрочные чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму, получают путем модифицирования жидкого сплава магнием или церием. Маркируют чугуны буквами ВЧ и числом, обозначающим σ в кгс/мм2.
Вопросы для контроля
Дать определение фаз, образующихся в системе «железо-цементит».
Назвать характерные структуры, образующиеся в железоуглеродистых сплавах, общие параметры и принципиальное различие.
Описать превращения, протекающие в сплавах, содержащих 0,3%С; 0,8%С; 1,0%С; 2,5%С; 4,3%С; 5,0%С.
Назвать принципиальное различие сталей и чугунов.
Назвать постоянные примеси в сталях. В чем заключается влияние вредных примесей и какова роль полезных примесей.
Привести классификацию сталей по структуре, назначению и качеству. По какому принципу и как маркируют стали?
Назвать и охарактеризовать виды чугунов в зависимости от состояния.