Структурные составляющие в сталях

Феррит – мягкая, малопрочная, пластичная структурная составляющая стали. Твердость НВ = 700÷800 МПа, предел прочности _В= 250 МПа, относительное удлинение = 40%, ударная вязкость КСU= 2,5 МДж/м².

Цементит (карбид железа)– химическое соединение, отвечающее формуле Fe₃С, содержит углерода 6,67%. Цементит обладает высокой твердостью НВ=8000 МПа, он хрупкий, имеет пластичность, практически равную нулю.Увеличение количества цементита в сталях приводит к повышению твердости и снижению пластичности.Во всех сталях присутствует цементит, входящий в состав перлита. Структурно свободный цементит (вторичный) содержится в заэвтектоидных сталях. Избыточный вторичный цементит не только повышает твердость сталей, но и охрупчивает их (см. рис. 2.1).

Перлит– эвтектоидная фазовая смесь феррита и цементита с концентрацией углерода 0,8%. Свое название он получил по перламутровому оттенку шлифа после травления. В зависимости от формы цементита перлит бывает зернистым и пластинчатым. Пластинчатый перлит образуется при медленном охлаждении аустенита, зернистый получают отжигом. Их свойства различаются.Пластинчатый перлитимеет предел прочности при растяжении около 800 МПа, твердость НВ = 2000 МПа, относительное удлинение 15%. Чем выше скорость охлаждения, тем мельче пластиночки перлита, тем выше твердость и прочность, ниже пластичность.Зернистый перлитменее прочен и тверд, чем пластинчатый, но более пластичен и вязок (НВ = 1870 МПа). Пластинчатый перлит затрудняет обрабатываемость резанием. Поэтому металлургические заводы, согласно ГОСТу, обязаны выпускать инструментальные стали со структурой зернистого перлита.

Влияние углерода на свойства стали

Р

12

ешающая роль в составе стали отводится углероду. Углерод повышает прочность сталей, но снижает их пластичность и вязкость, повышает порог хладноломкости (t₅₀), увеличивая чувствительность к хрупкому разрушению (рис. 2.1).

Изменение механических свойств объясняется наличием различных структурных составляющих.

В соответствии с диаграммой состояния «Fе–Fe₃С» стали классифицируют по структуре на

• доэвтектоидные(с содержанием углерода менее 0,8%),

• эвтектоидные(0,8% С),

• заэвтектоидные(более 0,8% С).

Структура доэвтектоидных сталейсостоит из феррита и перлита. Чем больше содержание углерода, тем меньше феррита и больше перлита, следовательно, выше твердость и прочность, ниже пластичность и вязкость.

Структура эвтектоидной сталисостоит только из перлита. Эта сталь имеет высокую твердость и износостойкость, поэтому применяется в качестве инструментальной. Высокую твердость сталь приобретает при закалке с низким отпуском.

Структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и вторичного цементита. Максимальное содержание углерода в углеродистых инструментальных сталях 1,3%. При медленном охлаждении из однофазного аустенитного состояния перлит получается пластинчатым, а вторичный цементит выделяется в виде сетки по границам зерен перлита. Цементитная сетка не допускается ГОСТом, она резко снижает ударную вязкость, упругость и прочность сталей. Цементитная сетка дробится при обработке давлением и при нормализации. Форма включений вторичного цементита в инструментальных сталях – сферическая.