31. 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.

32. Отжиг и нормализация

отжиг I рода в зависимости от исходного состояния стали и температуры его выполнения может включать процессы гомогенизации, рекристаллизации, снижения твердости и снятия остаточных напряжений. Отжиг I рода проводят при температурах выше или ниже температур фазовых превращений (критических точек А₁ и А₃).

Этот вид обработки в зависимости от температурных условий его выполнения устраняет химическую или физическую неоднородность, созданную предшествующими обработками.

Диффузионному отжигу (гомогенизация) подвергают слитки легированной стали с целью уменьшения дендритной ликвации, которая повышает склонность стали, обрабатываемой давлением, к хрупкому излому, к анизотропии свойств и возникновению дефектов.

Дендритная ликвация понижает пластичность и вязкость легированной стали.

Под рекристаллизационным отжигом понимают нагрев холоднодеформированной стали выше температуры начала рекристаллизации, выдержку при этой температуре с последующим охлаждением. Этот вид отжига чаще применяют как промежуточную операцию для снятия наклепа между операциями холодного деформирования.

Отжиг для снятия остаточных напряжений. Этот вид отжига применяют для отливок, сварных изделий, деталей после обработки резанием и др., в которых в процессе предшествующих технологических операций из-за неравномерного охлаждения, неоднородной пластической деформации и т. п. возникли остаточные напряжения.

Отжиг II рода заключается в нагреве стали до температур выше точек Act или Ас3, выдержке и, как правило, последующем медленном охлаждении. Понижая прочность и твердость, отжиг облегчает обработку, резание средне- и высокоуглеродистой стали. Отжиг способствует повышению пластичности и вязкости по сравнению со свойствами, полученными после литья, ковки и прокатки. Различают следующие виды отжига: полный, изотермический и неполный.

Полный отжиг заключается в нагреве доэвтектоидной стали на 30-50 °С выше температуры, соответствующей точке Acs, выдержке при этой температуре для полного прогрева и завершения фазовых превращений в объеме металла и последующем медленном охлаждении.

Изотермический отжиг состоит обычно в на­греве легированной стали, и в сравни­тельно быстром охлаждении до температуры, лежащей ниже точки A1 (обычно 660—680 °С). При этой температуре назначают изотермическую выдержку 3-6 ч, необходимую для полного распада аустенита, после чего следует охлаждение на воздухе. Одно преимущество изотермического отжига - в сокращении длительности процесса.

Неполный отжиг отличается от полного тем, что сталь нагревают до более низкой температуры (немного выше точки А1).

Нормализация заключается в нагреве доэвтектоидной стали до температуры, превышающей точку Ас3 на 40-50 °С, заэвтектоидной стали до температуры выше точки Аст также на 40-50 °С. Нормализация вызывает полную фазовую перекристаллизацию стали и устраняет крупнозернистую структуру, полученную при литье при прокатке, ковке или штамповке. Нормализацию широко применяют для улучшения свойств сталь­ных отливок вместо закалки и отпуска.

33. Ковкий чугун – чугуны, в которых графит имеет хлопьевидную форму. Такой чугун получают в отливках, изготовленных из белого доэвтектического чугуна и подвергнутых последующему графитизирующему отжигу, в результате чего цементит распадается, образуя при этом графит хлопьевидной формы. Мех. св-ва ковкого чугуна опред-ся структурой Ме-кой основы, количеством и степенью компактности включений графита. Из отливок ковкого чугуна изготовляют детали, работающие при ударных и вибрационных нагрузках. Ковкий чугун применяют главным образом для изготовления тонкостенных деталей. Твёрдость колеблется в пределах НВ163-269.

Ковкие чугуны нашли широкое применение в машиностроении. Из них изготавливают детали высокой прочности, работающие в тяжелых условия износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки.

Стандартные марки ковких чугунов обозначаются: К - ковкий, Ч - чугун. После букв следуют числа. Первое - предел прочности при растяжении в кгс/мм , второе - относительное удлинение в % Например, КЧ 30-6 означает: ковкий чугун, предел прочности при растяже­нии 30 кгс/мм' (300 МПа), относительное удлинение - 6 %.

различают следующие марки ковких чугунов: КЧ 30-6. КЧ 33-8; КЧ 35-10; КЧ 37-12; КЧ 45-6; КЧ 50-4; КЧ 55-4; КЧ 60-3; КЧ 65-2.1 Структура металлической основы: у первых четырех марок - феррит и 3-10 % перлита; у остальных - перлит и 0-20 % феррита. Ферритная металлическая ос нова указывается буквой Ф, перлитная - П (например, КЧ 30-6-Ф, КЧ 60-3-П).

Ковкий чугун применяется в основном для небольших отливок, рабо­тающих в условиях динамических нагрузок (тормозные барабаны, картеры, ступицы колес, коленчатые валы и др.). Необходимость длительной, дорого стоящей термической обработки и ограниченные допускаемые размеры сече­ний (не более 30-40 мм) породили тенденцию к замене ковкого чугуна высокопрочным с шаровидным графитом.

36,34 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 р- 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 угле родом (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, выпадающий 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 %).

35 Антифрикционные сплавы применяют для заливки вкладышей подшипников скольжения Основные требования, предъявляемые к антифрикционным сплавам, определяются условиями работы вкладыша подшипника. Эти сплавы должны иметь достаточную твердость, но не очень высокую, чтобы не вызвать сильного износа вала; сравнительно легко деформироваться под влиянием местных напряжений. Для обеспечения этих свойств структура антифрикционных сплавов должна быть гетерогенной, состоящей из мягкой и пластичной основы и включений более твердых частиц. Цинковые антифрикционные сплавы. Сплавы ЦАМ10-5 и ЦАМ9,5-1,5 кроме алюминия и меди содержат 0,03—0,06 % Mg. В литом виде их применяют для монометаллических вкладышей, втулок, ползунов и т. д., а сплав ЦАМ10-5 для отливки биметаллических изделий со стальным корпусом. Наиболее широко применяют сплавы на оловянной и свинцовой основе (баббиты), сплавы на цинковой и алюминиевой основе, а также медно-свинцовые сплавы. Кристаллы образуют в баббите твердые включения, дополнительно повышающие износостойкость вкладышей.

Свинцовые баббиты применяют для менее нагруженных подшипников. Свинцово-оловянные сплавы Б16, БН, БС6 имеют структуру, состоящую из твердого раствора а- Sn, Sb и Сu в свинце (мягкая составляющая) и твердых частиц

Антифрикционные и механические свойства баббитов повышаются при введении в их состав никеля, кадмия и мышьяка. На ж/д транспорте большое распространение получили кальциевые баббиты(подшипники вагонов, коленчатого вала)

37 Сталь автоматная выплавляется следующих марок: All, A12, А20, АЗО, А35Е, А40Г. Стали содержат вредные добавки серы 0,08-0,25 и фосфора 0,06-0,15 %. Для улучшения обрабатываемости резани­ем в стали вводят свинец (до 0,3 %), марганец (до 1,5 %) и селен (до 0,1 %) (АС14,АС35ГиА35Е).

Область применения:

- детали крепежа (болты, гайки);

- втулки, валики, детали двигателя.

Сталь качественная конструкционная

поставляется по химическому составу и механическим свойствам следующих марок: 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60. Марка означает среднее со­держание (массовую долю) углерода в сотых долях процента. Помимо указанных, поставляются стали марок 05 и 58 (55 пп - сталь пониженном прокаливаемости).

По раскисленности выплавляются стали: кипящие (кп) - 05 кп, 08 кп, 10 кп, 15 кп, 20 кп; полуспокойные (пс) - 08 пс, 10 пс, 15 пс, 20 пс (листовая сталь для холодной штамповки); спокойные (сп) - 08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45. 50, 55, 60 (индекс сп в марке не ставится).

По состоянию сталь изготовляется без термической обработки, термически обработанная Т (отожженная, высокоотпущенная или нормализованили и нагартованная Н (калиброванная, серебрянка).

По назначению различают подгруппы стали: а - для горячей обработки давлением; б - для холодной механической обработки (обточки, фрезерования, строжки и т.д.); в - для холодного волочения.

Область применения:

для холодной штамповки и глубокой вытяжки (0,5-20);

вагоно- и автомобилестроение;

слабонагруженные зубчатые колеса и кулачки;

емкости, трубы, консервные банки.

Рессоры и пружины изготовляются из сталей,(сталь рессорно-пружинная углеродистая и легированная). Углеродистая рессорно-пружинная сталь поставляется в виде прутков круг­лого, квадратного и профильного сечения, полос и мотков следующих марок: 65, 70, 75, 80 и 85.