17. Диаграмма состояния железо – цементит.Эвтектика. Линии ликвидуса и солидуса.

Эвте́ктика (от греч. eutektos — легкоплавящийся) — состав смеси двух и более компонентов, плавящийся при минимальной температуре. Также смеси, в которых компоненты не реагируют с друг другом и не растворяются в друг друге часто являются эвтектическими. Эвтектические смеси плавятся при строго определённой температуре, в то время как неэвтектические плавятся в диапазоне температур.

А вот более простым и доступным языком: при смешении двух и более компонентов, температура плавления (как раз и есть эвтектическая точка плавления) смеси будет ниже, чем температуры плавления составляющих смесь компонентов в отдельности. По диаграммам состояния (двухкомпонентные, трехкомпонентные) очень хорошо прослеживать изменение состава смеси в процентном отношении при нагревании и при охлаждении. Соответственно, подобные линии называются: солидус и ликвидус...

18. Что такое белый, серый высокопрочный и ковкий чугуны. Свойства, характеристики.

Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 % углерода. Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. Различают несколько видов чугуна.

 

Белый чугун, в котором весь углерод (2,0...3,8%) находится в связанном состоянии в виде Fe3C (цементита), что и определяет его свойства: высокие твердость и хрупкость, хорошую сопротивляемость износу, плохую обрабатываемость режущими инструментами. Белый чугун применяют для получения серого и ковкого чугуна и стали.

 Серый чугун содержит углерод в связанном состоянии только частично (не более 0,5%). Остальной углерод находится в чугуне в свободном состоянии в виде графита. Графитовые включения делают цвет излома серым. Чем излом темнее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате термической обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит по реакции Fe3C~>--»-3Fe-[-C. В зависимости от преобладающей структуры различают серый чугун на перлитной, ферритной или ферритоперлитной основе.

Свойства серого чугуна зависят от режима охлаждения и наличия некоторых примесей. Например, чем больше кремния, тем больше выделяется графита, а потому чугун делается мягче. Серый чугун имеет умеренную твердость и легко обрабатывается режущими инструментами. Серый чугун, применяемый в строительстве, должен иметь предел прочности при растяжении не менее 120 МПа, а предел прочности при изгибе 280 МПа.

Из серого чугуна отливают элементы конструкций, хорошо работающие на сжатие: колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные батареи, трубы водопроводные и канализационные, плиты для полов, станины и корпусные детали станков, головки и поршни двигателей, зубчатые колеса и другие детали.

 

 

 Ковкий чугун получают после длительного отжига белого чугуна при высоких температурах, когда цементит почти полностью распадается с выделением свободного углерода на ферритной или перлитной основе. Углеродные включения имеют округлую форму. В отличие от серых ковкие чугуны являются более прочными и пластичными и легче обрабатываются.

 Высокопрочные (модифицированные) чугуны значительно превосходят обычные серые по прочности и обладают некоторыми пластическими свойствами. Их применяют для отливок ответственных деталей.

При испытании серого и высокопрочного чугунов определяют предел прочности при растяжении, изгибе и сжатии, а при испытании ковкого чугуна — предел прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость.

При маркировке серого и модифицированного   чугуна, например СЧ12—28, первые две цифры обозначают предел прочности при растяжении,   последующие две — предел прочности при изгибе.

Чугун это сплав железа с углеродом, в котором углерода более 2,14%. Если излишек углерода выжечь или убрать другим путем получим сталь. Кроме перечисленных в вопросе есть еще белый и половинчатый чугун. Чугун хрупкий материал, но его высокие литейные свойства сделали его чрезвычайно распространенным в машиностроении. В сером чугуне большая часть углерода находится в виде графита пластинчатой формы. На изломе он имеет серый цвет. Отсюда и название. Ковкий чугун имеет углерод хлопьевидной формы, он естественно не куется как и любой чугун, а назван так, потому что по сравнению с другими чугунами имеет большее сопротивление удару. Высокопрочный чугун имеет в своей структуре графит шаровидной формы, который ослабляет металлическую основу не так сильно как пластинчатый. Отсюда и название.

19. Углеродистые стали. РАскислители.

При всех способах производства стали — мартеновском, конвертерном, электросталеплавильном — содержание кислорода по мере выгорания примесей (Si, Mn, С) непрерывно повышается В конце плавки содержание растворенного кислорода в жидком металле определяется в основном концентрацией углерода; максимальных значений концентрация кислорода достигает при низком содержании углерода. По достижении заданного содержания углерода во избежание вредного влияния кислорода (в форме включений закиси железа и в растворенном виде) на свойства твердого металла и с целью получения качественного слитка в конце плавки сталь подвергается раскислению. При раскислении сталь очищается от кислорода (снижение концентрации растворенного кислорода) и возможно полно удаляются из металла продукты раскисления. Оставшийся в металле кислород в неактивной форме в гораздо меньшей степени влияет на свойства готовой стали. В металлургической практике применяются следующие способы раскисления стали, а) осаждающее раскисление; б) диффузионное раскисление; в) раскисление синтетическими шлаками; г) раскисление в вакууме. При осаждающем раскислении — наиболее распространенном способе — снижение концентрации растворенного в жидком металле кислорода достигается связыванием его элементами-раскислителями (Mn, Si, Ti, Zr, Al, Ca), обладающими большим сродством к кислороду, чем железо. х[О] + у[Е] = ЕyOxг.ж.т

Марганец является сравнительно слабым раскислителем, однако он применяется при раскислении всех сталей и незаменим при производстве кипящей стали. При раскислении марганцем в зависимости от его содержания в жидкой стали образуются растворы хMnO*уFeO в твердом или жидком состоянии. По мере повышения остаточного марганца в металле возрастает содержание MnO в продуктах раскисления вплоть до образования свободной MnO. Кремний — более сильный раскислитель. Продуктами раскисления кремния при повышении содержания его в стали являются жидкие силикаты железа вплоть до твердого кремнезема. При совместном раскислении марганцем и кремнием образуются силикаты марганца и железа, состав которых зависит от соотношений концентраций Mn, Si и кислорода В присутствии марганца раскисли тельная способность кремния повышается. Алюминий — весьма активный раскислитель. При введении алюминия в избытке, что обычно и делают на практике, образуются твердые мелкодисперсные частицы глинозема. При недостаточной концентрации алюминия в металле образуются частицы FeO*Al2O3. Диффузионное раскисление, основанное на законе распределения закиси железа между металлом и шлаком, сводится к раскислению шлака. Уменьшение концентрации FeO в шлаке за счет его раскисления вызывает диффузию кислорода из металла в шлак до равновесного распределения между обеими фазами при данной температуре: