Архив ZIP - WinRAR (2) / Материаловедение Экзамен / билет 26
.docxДиаграмма состояния железо-углерод. Структуры и фазы в системе. Влияние углерода и примесей на свойства стали.
Сплавы железа с ушлеродом в диапазоне концетраций от 0 до 6.67% подразделяют на три группы:технич железо(C<0/02%, структура ф или Ф+ЦIII )(а);стали 0.02<C%<2.14(в структуре П);чугуны 2.14<C%<6.67( в структ Л).По структуре в равновес состоянии различ.: доэвтектоид стали(0.02<C%<0.8,П+Ф)(б,в); эвтектоидн(С=0.8%Ппластин)(г); заэвтектоидн (0.08<C%<2.14, П+ЦII) (д)
Чугуны,имеющ в своей структуре эвтектику ледебурит назыв белыми и дел: доэвтектич(2.14<C%<4.3, Л+П+ЦII)(ж); эвтектич(С=4.3% . ледебурит)(з); заэвтектическими (4.3<C%<6.67 , Л+ЦI)(и)
Фазы:
-Ж
-Ф(феррит) = FeαC (Cmax – 0.025%)
-А(аустенит) = FeγC (Cmax – 2.14%)
-Ц(цементит) – Fe3C (Cmax – 6.67%)
-Г(графит)
Феррит – твёрдый раствор углерода в α-железе. ОЦК
Аустенит – твёрдый раствор углерода в γ-железе.ГЦК
Цементит – химическое соединение железа с углеродом – карбид железа Fe3C
Графит образуется в высокоуглеродистых сплавах при метастабильном равновесии.(Если охлаждение(нагрев) происходит медленно, но с реальными скоростями).
Углерод содержится в стали в виде цементита, который представляет собой твердые и хрупкие частицы. С увел С повыш твердость, пределы прочности и текучести(в доэвтектоидн сталях),но умен относит удлинение, отн сужение и ударная вязкость. В заэвтектоидн пределы прочности и текучести сниж из-за образ хрупкой цементитной сетки. (рис) Увелич углерода способствует переходу стали в хланоломкое состояние
Примеси: полезные-кремний(до0.4%), марганец(0.8%).Кремний повыш плотность слитка и текучесть; марганец-повыш прочн, умен красноломкость, вызванную серой. Вредные: Сера-способствует появл красноломкости(хрупкость при горяч обработке давлением). Фосфор-упрочняет, но умен пластичность и вязкость, повыш порог хладноломкости. Азот,кислород-понижают предел выносливости и вязкость, повыш порог хладноломкости. Водород-вызывает охрупчивание.
Структурные классы легированных сталей в равновесном состоянии (влияние легирующих элементов на точки S и Е диаграммы Fe-С). Привести примеры сталей различных классов.
По структуре в отожженном состоянии определяют структуру легированной стали в равновесном состоянии. По этому признаку легированные стали делят на доэвтектоидные, которые содержат в структуре свободный феррит, заэвтектоидные – избыточные карбиды, ледебуритные – первичные карбиды, выделившиеся из жидкой фазы.
α-стабилизаторы – элементы с ОЦК Cr Mo W V. Повышают температуру А3 и понижают температуру А4. Сужается область γ-тр и расширяется область α-тр
γ-стабилизаторы – элементы с ГЦК. Ni Mn Cu. делают наоборот расширяя область γ-тр
Поверхностная закалка при индукционном нагреве. Ее назначение, применяемые стали. Достоинства и недостатки метода.
При поверхностной закалке ТВЧ для нагрева поверхности детали ее помещают в индуктор, через который пропускают токи высокой частоты. За счет создаваемого переменного магнитного поля в поверхностном слое металла возникают вихревые токи, что и вызывает прогрев на определенную глубину. Толщина закаленного слоя зависит от частоты тока, обычно она составляет от 1 до 4 мм.
Этот способ обеспечивает более высокие скорости нагрева и охлаждения, чем объемная печная закалка. Превращение перлита в аустенит происходит при более высоких температурах (880…980°C). Охлаждение детали производится путем распыления воды из форсунок. После закалки ТВЧ проводят низкий отпуск при температуре 160…200°C или самоотпуск.
Закалке ТВЧ подвергают среднеуглеродистые
стали (0,4…0,5%С). После закалки и низкого
отпуска на поверхности образуется
структура мартенсита отпуска с твердостью
до 60 HRC, что на 3…5 единиц больше, чем при
печном нагреве. Сердцевина остается
незакаленной, для обеспечения ее вязкости
проводят предварительную термообработку:
улучшение (структура - сорбит зернистый)
или нормализацию (структура сорбит
пластинчатый+феррит).
Закалка ТВЧ применяется для таких деталей как коленчатые и распределительные валы, шаровые пальцы, шестерни, зубчатые колеса и др.