Раздел 6.

1.Охарактеризовать структуру и свойства Fe.

Чистое железо-металл серебристо белого цвета, температура плавления – 1530 градусов. Полиморфный материал. Имеет две полиморфный модификации, альфа железо-ниже 911 градусов, ОЦК. 1392-1539 градусов ОЦК и это дельта железо. 911-1392 гамма железо ГЦК. Ниже 768 железо ферромагнитно. Твердость тех.чистого железа около 90 НB.

2.Дать характеристику структуре и свойств углерода в твердом состоянии

Углерод (С) имеет две модификации: графит и алмаз и может быть в аморфном состоянии. Графит ─ имеет слоистую гексагональную решетку. Графит – мягок, обладает высокой электропроводностью, непрозрачен и имеет металлический блеск. В алмазной модификации – существуют только ковалентные связи. Алмаз – самый твердый материал, по нему сравнивают другие элементы и твердые

3.

4.Охарактеризовать максимальную растворимость углерода в различных модификациях железа

Максимальная растворимость углерода а альфа феррите – 0,025% при 723 градусах.

Граничная растворимость углерода в аустените – около 2%

Цементит содержит 6.67% углерода

5.Охарактеризовать фазы, образование которых возможно в системе Fe-C.

Это жидкие и твердые растворы углерода в железе, графит и цементит

Твердый раствор углерода в альфа и дельта железе называется феррит, ОЦК решетка. Феррит мягкий и пластичный. Ферромагнитен до 768 градусов и парамагничен при более высоких температурах

Тв.раствор углерода в гамма железе-аустенит. ГЦК решетка. Стабилизированный путем легирования имеет твердость около 200 HB и высокую упрочняемость. Парамагничен. В отличии от феррита в аустените не наблюдается хладноломкость.

Графит-одна из полиморфных модификаций углерода с гексагональной рашеткой, в которой атомы расположенны слоями. Между атомами углерода каждого слоя действуют сильные ковалентные связи.

Цементит- карбид железа Fe3C со сложной орторомбической решеткой. Цементит характеризуется большой твердостью (около 70 HRC) и хрупкостью

6.Охарактеризовать основные структурные состовляющие системы Fe-Fe3C

Перлит (П) ─ механическая смесь двух фаз, образующихся из аустенита содержащего 0,81% С ниже температуры 727 С в результате эвтектоидного превращения:

А-Ф+Ц

Ледебурит ─ механическая смесь двух фаз: аустенита и цементита, образующихся в результате эвтектического превращения жидкой фазы содержащей 4,32% С при 1147є С:

Ж-А+Ц

7.Какие характерные превращения могут происходить при охлаждении сплавов

Перетктическое, эвтектическое, эвтектоидное

8. Дать название и характеристику основным линиям диаграммы

ABC-ликвидус, AHJECF – солидус, HJB – линия перитектического равновесия, ECF – линия эвтектического равновесия, PSK – линия эвтектоидного равновесия

9.Что показывает линия ES и как она называется

Линия ES показывает предельную растворимость углерода в аустените

10.Охарактеризовать превращение, соответствующие линии HJB

На линии HJB при постоянной температуре 14990С идет перетектическое превращение, заключающееся в том, что жидкая фаза реагирует с ранее образовавшимися кристаллами феррита (δ), в результате чего образуется аустенит11. Охарактеризовать превращение, соответствующие линии ECF

На участке ECF при постоянной температуре 1147o С идет эвтектическое превращение, заключающееся в том, что жидкость, содержащая 4,3 % углерода превращается в эвтектическую смесь аустенита и цементита первичного:12. Охарактеризовать превращение, соответствующие линии PSK

По линии PSK при постоянной температуре 727o С идет эвтектоидное превращение, заключающееся в том, что аустенит, содержащий 0,8 % углерода, превращается в эвтектоидную смесь феррита и цементита вторичного

13.С чем связано наличие двух диаграмм системы стабильной Fe-C и метастабильной Fe-Fe3C

Углерод в сплавах с железом образует карбид железа Fe3C (цементит). Однако при определенных условиях (очень медленное охлаждение, длительная выдержка при высоких температурах, наличие специальных модификаторов и др.) он может выделяться в свободном состоянии в виде графита. Образование графита возможно также при распаде карбида железа. Таким образом, железоуглеродистые сплавы могут находиться в двух системах: система Fe-Fe3C (железо–цементит) и система Fe-C (железо–углерод). В первой системе компонентами сплавов являются железо и карбид железа, а во второй – железо и графит.

14.Объяснить объективность деления сплавов на стали и чугуны

Сплавы с содержанием углерода меньшим, чем в точке E (2%) называют сталями, с большим-чугунами. В сталях,в соответствии с диаграммой, отсутствует эвтектическое превращение и образование высокоуглеродистых фаз возможно только из аустенита, т.е. при твердофазных превращениях, что очень затрудняет образование графита. В чугунах укаанные фазы начинают образовываться из жидкости, поэтому в зависимости от условий возможно образование как цементита так и графита

15. Как классифицируются углеродистые стали по структурному признаку

Доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные

16.Дать характеристику углеродистым сталям обыкновенного качества

Это наиболее дешевые стали, изготавливаемые в виде проката (прутки, листы,

швеллеры, трубы и др.) и поковок. Углеродистые стали обыкновенного качества

предназначены для изготовления различных металлоконструкций,а также слабонагруженных деталей машин и приборов.

17. Дать характеристику качественным углеродистым сталям

Эти стали характеризуются более низким содержанием вредных примесей и

неметаллических включений. Они поставляются в виде проката, поковок с гарантированным химическим составом и механическими свойствами.

Низкоуглеродистые стали типа 05, 08, 10 - малопрочные, высокопластичные,

применяются для холодной штамповки различных изделий. Стали 10, 20, 25 - пластичны,

хорошо штампуются и свариваются, применяются для изготовления крепежных деталей,

втулок, осей, кулачков и др. Низкоуглеродистые стали могут насыщаться с поверхности

углеродом (цементация).

Среднеуглеродистые стали 30, 35, 45, 50 имеют повышенную прочность, но меньшую

вязкость и пластичность. Применяют эти стали для изготовления небольших валов, шатунов, зубчатых колес и др. Изделия после механической обработки подвергают закалке и высокому отпуску (термическому улучшению).

Стали 60, 65, 70, 75, 80 и 85 применяют для изготовления рессорно-пружинных

изделий.

18.Влияние углерода на структуру и свойства углеродистых сталей

С увеличением содержания углерода в сталях становится больше цементита- твердой и хрупкой фазы, поэтому твердость и прочностный свойства возрастают, а пластичность и вязкость становятся меньшими. С увеличением содержания углерода до 0,8% в структуре стали возрастает содержание перлита до 100%, а затем в заэвтектоидных сталях в большом количестве появляется вторичный цементит. Поэтому прочность растет до содержания углерода 0,9-1%, а затем снижается из-за увеличения хрупкости.

19.Влияние основных примесей на свойства углеродистых сталей

Марганец-снижает отрицательное влияние серы (красноломкость). Повышает прочность стали без особого снижения пластичности.

Кремний сильно упрочняет феррит, но заметно снижает пластичность.

Сернистные включения в стали заметно снижают пластичность и вязкость

Фосфор растворяясь в феррите повышает его прочность, но снижает пластичность тем сильне, чем больше в стали углерода. Склонен к ликвации. В центре слитка его заметно больше и из-за этого заметно понижена вязкость.

Кислород снижает пластичность сталей

Атомы водорода, накапливаясь в дефектах структуры, молизуются и образующийся газообразный водород оказывает такое давление, которое приводит к разрывам сплошности металлов-образованию специфических неисправимых дефектов, называющихся флокенами.

Азот в твердом растворе повышает порог хладноломкости, снижает сопротивление хрупкому разрушению, повышает склонность сталей к деформационному старению. При образовании нитридов может снижаться склонность сталей к перегреву, за счет образования большого количества очень твердых нитридов легирующих элементов при азотировании существенно повышается твердость и износостойкость поверхностного слоя

20.Чугуны и их классификация по структурному признаку

Чугуны-это сплавы железа с углеродом с его содержанием более 2%.Если весь углерод находится в связанном состоянии (в виде цементита), то такие чугуны называют белыми. Если в чугуне после окончательной крисстализации весь углерод находится в свободном состоянии (в виде графита) значит образовался серый чугун.

21. Классификация и структура белых чугунов

По характерным особенностям микроструктуры белые чугуны разделяют на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические. В белых чугунах весь углерод находится в связанном состоянии, то есть в виде цементита

22.По каким структурным признакам классифицируют чугуны с графитом.

По форме графитных включений (пластинчатая, шаровидная, хлопьевидная) и по типу металлической основы (перлитная, ферритная, феррито-перлитная)

23.Как получают и маркируют высокопрочные чугуны? Чем объясняется их повышенная прочность по сравнению с серыми чугунами?

Если в расплав ввести небольшое количество магния, эвтектическая крисстализация серых чугунов протекает с образованием шаровидного графита. Пластинчатый графит является гораздо большим концентратором напряжений, чем шаровидный, поэтому при одном и том же количестве графита прочностные свойства чугуна с шаровидным графитом в несколько раз больше.

Их маркируют буквами ВЧ и числом показывающим величенну временного сопротивления разрыву при растяжении.

24.Как получают и маркируют ковкие чугуны

Ковкий чугун получают путем специальной терм. Обработки (графитизирующего отжига) отливок белого чугуна. Их маркируют буквами КЧ и двумя числами, характеризующими предел прочности и относительное удлинение.