13. Диаграмма 2 типа. Правило отрезков.

Она соответсвует сплавам с неограниченной растворимостью компонентов как в жидком, так и в твердом состояниях.

Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

1) в жидком и твердом состояниях обладают неограниченной взаимной растворимостью;

2) не образуют химических соединений;

3) не образуют эвтектик.

Таким образом, диаграмма состояния II типа соответствует сплавам с неограниченной растворимостью компонентов как в жидком, так и в твердом состояниях. В соответствии с этой диаграммой затвердевают и плавятся та­кие системы, как Cu-Ni, Cu-Au, Cu-Pt, Fe-Ni, Fe-Cr, Fe-V и др.

14. Диаграмма 3 типа. Правило отрезков.

Это диаграмма ограниченных твердых растворов. Она соответствует сплавам, компоненты к-рых имеют неограниченную растворимость в жидком и ограниченную в твердом состоянии.

Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

1) в жидком состоянии неограниченно взаимно растворяются;

2) в твердом состоянии обладают ограниченной растворимостью: один компонент растворяется в другом не в любых количествах, а только до неко­торого предела;

3) не образуют между собой химических соединений;

4) образуют эвтектику.

В реальных сплавах подобное взаимодействие компонентов встречается очень часто, например, в сплавах Cu-Ag, Cu-Sb, Al-Mg, Pb-Sn, Sn-Sb, а также AI-CuAI₂, Mg-Mg₂Pb, Al-Mg₂Si, Mg-MgZn₂ и др.

15. Диаграмма 4 типа. Правило отрезков.

По этой диаграмме кристаллизуются сплавы, компоненты к-рых имеют след. св-ва: 1) в жидком состоянии обладают неограниченной взаимной растворимостью; 2) образуют одно устойчивое хим. соединение, к-рое не диссоциирует при нагреве до расплавления; 3) чистые компоненты и образующееся хим-кое, затвердевая, не дают твердых растворов.

Первое положение правила отрезков: чтобы определить концентрации компонентов в фазах, через данную точку, хар-щую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентраций показывают составы фаз.

Второе положение правила отрезков: для того, чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

1) в жидком состоянии обладают неограниченной взаимной растворимо­стью;

2) образуют одно устойчивое химическое соединение, которое не диссо­циирует при нафеве до расплавления;

3) чистые компоненты и образующееся химическое соединение, затвер­девая, не дают твердых растворов.

В соответствии с диаграммой IV типа плавятся и затвердевают системы Mg-Sn, Mg-Pb и др.

16Диаграмма состояния тройных сплавов имеет вид трехгранной призмы. Основанием призмы служит равносторонний треугольник, который указывает концентрацию компонентов. Этот треугольник называют концентрационным.

Компоненты, образующие сплав, указывают в вершинах треугольника, двойные сплавы — на сторонах треугольника, а тройные сплавы — точками внутри треуголь­ника.

Для определения состава тройного сплава используют свойство равносторон­него треугольника: если через любую точку внутри треугольника, например, М провести прямые, параллельные сторонам.

За 100 % одного из компонентов принимают сторону треугольника. Для опре­деления состава сплава, соответствующего, например, точке М, пользуются отрез­ками Ма, Mв и Mс, равными соответственно отрезкам а, Ь и с. Концентрации отсчитывают по часовой стрелке. Тогда отрезок а соответствует содержанию компо­нента А, отрезок Ь — содержанию компонента В и отрезок с — содержанию ком­понента С.

Пользуясь свойствами равностороннего треугольника, нетрудно показать сле­дующие закономерности:

1) все сплавы, состав которых характеризуется прямыми, соединяющими вер­шины треугольника с противолежащей стороной, имеют постоянное соотношение компонентов, указанных в других двух вершинах треугольника; например, для сплавов на прямой BE количественное соотношение компонентов А и С остается постоянным;

2) все сплавы на прямых, являющихся высотами треугольника (рис. 69, б), имеют постоянное содержание двух компонентов, указанных в вершинах, лежащих по обе стороны от этой высоты; например, в сплавах, состав которых указан высотой BD, содержание компонента А равно содержанию компонента С;

3) сплавы на прямой, параллельной одной из сторон треугольника, имеют оди­наковое содержание компонента, против вершины которого находится эта прямая; в частности, сплавы на прямой ab содержат одинаковое количество компонента В.

20Углеродистая конструкционная сталь качественная:

Подразделяются на :1)низкоуглеродистые(стали высокой пластичности и малой прочности ,марки 08, 08кп, 10, 10кп, 15, 15Г…25Г) буква Г в конце – повышенное содержание марганца.

Применение: малонагруженные детали(оси, втулки,шестерни)

2)среднеуглеродистые стали с содержанием 0,3…0,55%.применяются после нормализации, закалки и ТВЧ и низкого отпуска.

Применение: валы, шестерни, шатуны, шпиндели.

3)УГЛЕРОДИСТЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ:стали высокой прочности, износостойкие и с высокими упругими св-ми, содержат углерода 0,6…0,85%. После закалки и отпуска, закалки ТВЧ детали из этих сталей могут работать в условиях трения. Но они обладают пониженной вязкостью.

конструкционные, предназначенные для изготовления строительных и машиностроительных изделий.

17-18 диаграмма железо-углерод (железо-цементит). Левая ордината соответствует чистому железу (0 % С, 100 % Fe). Температуры, отмеченные на этой ординате, - критические точки железа. Правая ордината - сплав с содержанием углерода 6,67 %, т. е. цементит. Сплавы с большим содержанием углерода (> 5 %) практического применения не находят.

В системе Fe—С различают следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы — феррит и аустенит, а также цементит и графит.

Феррит - твердый раствор углерода в альфа-железе. Максимальная растворимость углерода в феррите имеет место при 723 °С и составляет всего 0,025 %. Фер­рит пластичен, мягок, это самая мягкая структурная составляющая железоуг­леродистых сплавов (твердость 80 НВ; 8 = 50 %).

Аустенит - твердый раствор углерода в гамма-железе. Макси­мальная растворимость углерода в аустените наступает при 1147 °С и составля­ет 2,14 %. Аустенит мягок, пластичен, хорошо куется (твердость 160—200 НВ;). В железоуглеродистых сплавах аустенит наблюдается при тем­пературах выше 723 °С.

Цементит (карбид железа Fe₃C) - химическое соединение железа с угле­родом (6,67 %). Он хрупок, очень тверд. Это самая твердая микроструктурная составляющая (820 НВ, 8 < 1 %). Различают три вида цементита: Первичный цементит - цементит, выпадающий из охлаждаемого жидкого сплава, при температурах 1147 °С и выше. Вторичный цементит - цементит, ны падающий из охлаждаемого аустенита при температурах 727 °С и выше. Третичный цементит - цементит, выпадающий из охлаждаемого феррита при температурах ниже 727 °С. По химическому составу все три вида цементита одинаковы и описываются формулой Fe₃C.

Графит - свободный углерод. Механические свойства графита очень низ­ки. Включения графита наблюдаются в чугунах.

Перлит - механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,8 % уг­лерода. Перлит прочен и упруг, образуется в результате распада аустенита, содержащего 0,8 % углерода. Этот распад происходит при 727 °С. В зави­симости от формы цементитных включений перлит бывает двух видов: пла­стинчатый и зернистый. В пластинчатом перлите цементит имеет форму пластинок, в зернистом - зерен (глобул) (250 НВ, 5 = 20 %).

Ледебурит - механическая смесь аустенита и цементита при температу­ре более 727 °С или перлита и цементита - при меньшей температуре. В ле­дебурите 4,3 % углерода, он очень тверд и хрупок (620 НВ, 6 > 50 %).

19 стали классифицируют:

хим состав:

-углеродистые

-легированные

качество:

-обыкновенные

-качественные

-высококач

-особовысококач

способ выплавки:

-конвекторный

-мартеновский

-электросталь

-особые методы выплавки

структура и назначение:

-перлитнные

-аустенитные

-феритные

-карбидные

по назначению:

-конструкционные

-инструментальные

-спец. Назначения

Стали обыкновенного качества обозначают буквами "Ст" и условным номером марки (от 0 до 6) в зависимости от химического состава и механических свойств. Чем выше содержание углерода и прочностные свойства стали, тем больше её номер. Буква "Г" после номера марки указывает на повышенное содержание марганца в стали. Перед маркой указывают группу стали, причем группа "А" в обозначении марки стали не ставится. Для указания категории стали к обозначению марки добавляют номер в конце соответствующий категории, первую категорию обычно не указывают.

Например:

Ст1кп2 - углеродистая сталь обыкновенного качества, кипящая, № марки 1, второй категории, поставляется потребителям по механическим свойствам (группа А);

ВСт5Г - углеродистая сталь обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца, спокойная, № марки 5, первой категории с гарантированными механическими свойствами и химическим составом (группа В);

Вст0 - углеродистая сталь обыкновенного качества, номер марки 0, группы Б, первой категории (стали марок Ст0 и Бст0 по степени раскисления не разделяют).

21 По содержанию углерода:

A) малоуглеродистыми, т. е. содержащими углерода менее 0,25%;

Б) среднеуглеродистыми, содержание углерода составляет 0,25-0,60%

B) высокоуглеродистыми, в которых концентрация углерода превышает 0,60%

В зависимости от содержания вредных примесей: серы и фосфора-стали подразделяют на(по качеству):

1. Стали обыкновенного качества, содержание до 0.06% серы и до 0,07% фосфора.

2. Качественные - до 0,035% серы и фосфора каждого отдельно.

3. Высококачественные - до 0.025% серы и фосфора.

4. Особовысококачественные, до 0,025% фосфора и до 0,015% серы.

По степени раскисления:

-Спокойные(СП)

-Полуспокойные(ПС)

-Кипящие(КП)

По структуре:

-доэвтектоидные

-эвтектоидные

-послеэвтектоидные

По назначению:

-цементуемые

-улучшенные

-высокопрочные

-рессорно-пружинные

-инструментальные

22 Углеродистые конструкционные стали подразделяют на стали обык­новенного качества и качественные. В зависимости от условий и степени раскисления различают несколько видов сталей.

Спокойные стали получают полным раскислением металла в печи, а затем в ковше. Они содержат минимальное количество закиси железа, что обеспе­чивает «спокойное» застывание металла. В верхней части слитка образуются усадоч­ная раковина и околоусадочная рыхлость, которые удаляют отрез­кой или отрубкой.

Кипящие стали (~0,05—0,07 % Si) полностью нераскислены, поэтому до затвердевания в них содержится повышенное количество FeO. При застывании в изложнице FeO реагирует с углеродом ме­талла, образуя СО, выделяющийся в виде пузырьков в металле и создающий впечатление, что металл кипит. Слиток кипящей стали отличается большим количеством газовых пузырей, вследствие чего практически в нем отсутствует усадочная раковина. По сравнению со спокойной и полу­спокойной сталями они больше склонны к старению и хладнолом­кости и хуже свариваются.

Полуспокойные стали—это стали промежуточного типа. Они получают все более широкое применение.

Стали обыкновенного качества наиболее дешевые, поэтому их широко применяют. По сравнению с качественными сталями в про­цессе выплавки они меньше очищаются от вредных примесей (со­держат больше серы и фосфора). Их отливают в крупные слитки, вследствие чего в них сильно развита ликвация, нередко они со­держат большое количество неметаллических включений.

Из стали обыкновенного качества изготовляют горячекатаный рядовой прокат (балки, прутки, швеллеры, уголки, листы и поковки). Указанные полуфабрикаты широко применяют для строительных и других сварных, клепаных и болтовых конструкций (балок, ферм, конструкций подъемных кранов, корпусов сосудов и аппаратов, каркасов паровых котлов, драг и т. д.), а также для мало напря­женных деталей машин (осей, валов, шестерен, пальцев траков, втулок, валиков, болтов, гаек и т. д.). Многие детали машин упроч­няют термической обработкой.

Качественные углеродистые стали выплавляют с соблюден иен более строгих условий в отношении состава шихты н ведения плавки и разливки. К ним предъявляют более высокие требования по хими­ческому составу: содержание серы <0,04 %, фосфора <0,035—0,04 %, а также меньшее количество неметаллических включений, регламентированные макро- и микроструктура.

Эти стали без термической обработки применяют для малонагруженных деталей (прокладок, шайб, капотов тракторов, змеевиков), элементов сварных конструкций и т. д. Тонколистовую холоднокатаную низкоуглеродистую сталь используют для холодной штамповки изделий.