- •1. Фазы в сталях. Общие понятия. Типы фаз. Возможные фазы в нелегированных и легированных сталях.
- •2. Диаграммы фазовых равновесий. Типы для разных сплавов. Расчет количества фазовых и структурных составляющих.
- •3. Фазовые и структурные превращения. Понятия. Возможные механизмы. Термодинамика и кинетика.
- •4. Полиморфизм железа и стали.
- •5. Диаграмма железо - цементит.
- •6.Фазовые и структурные превращения при нагреве стали. Образование аустенита. Структурная наследственность.
- •7. Превращения при охлаждении стали. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита.
- •Термокинетические диаграммы превращения переохлажденного аустенита: а) эвтектоидная сталь; б) доэвтектоидная легированная сталь
- •8. Перлитное превращение, структура и свойства перлита.
- •9. Мартенситное превращение в стали. Структура. Свойства стали с мартенситной структурой.
- •10. Бейнитное превращение, влияние легирующих элементов, структура и свойства бейнита.
- •11. Виды отжига. Назначение, режимы. 12. Отжиг сталей. Дефекты отжига.
- •13. Нормализация сталей. Назначение. Режимы.
- •14. Закалка без полиморфного превращения. Назначение. Режимы. 15. Закалка на мартенсит. Структура стали после закалки.
- •16. Старение и отпуск закаленных сталей.
- •17. Механические свойства. Методы испытаний. Уровень свойств.
- •19. Методы повышения конструкционной прочности.
- •20. Химико-термическая обработка
5. Диаграмма железо - цементит.
Сплавы железо - углерод выше, где содержание углерода выше 6,67% не применяются как конструкционные материалы. На диаграмме точка А отвечает точке плавления чистого железа
15390С, а точка D соответствует точке плавления цементита около 16000С. Область выше линии ACD (линия ликвидуса) характеризуется жидким состоянием сплава. Полное затвердевание
сплавов происходит по линии солидуса АЕСВ. Ниже линии АС до линии АЕС из жидкого расплава (Ж) выделяются кристаллы аустенита (А). В области АСЕ сплав состоит из жидкого раствора (Ж) и аустенита (А). Ниже линии CD до линии СВ из жидкого расплава выпадают
кристаллы цементита, называемого первичным (ЦI), и в области DCB находится смесь жидкого раствора (Ж) и цементита (ЦI). При содержании углерода в сплаве, равном 4,3% и 11470С, в точке С одновременно кристаллизуется аустенит и цементит, образуя механическую смесь (эвтектику), называемую ледебуритом (Л). Во всех сплавах, содержащих от 2,14 до 6,67% углерода - чугунах, присутствует ледебурит. Сплавы, лежащие левее точки Е, относятся к группе сталей.
В области диаграммы AESG находится аустенит. При снижении температуры ниже линии GS (критическая точка А3) из аустенита выделяется феррит (Ф), а ниже линии ES - цементит, называемый вторичным (Цц). В области диаграммы GSP сплавы состоят из феррита и аустенита, а в области ниже линии SE (критическая точка Аст) - из цементита и аустенита. Сплавы, содержащие от 2,14 до 4,3% углерода, при температурах от 1147 до 7270С состоят из аустенита, цементита и ледебурита, а содержащие углерода более 4,3% - из цементита и ледебурита.
При 7270С, линия PSK, критическая точка А1, аустенит распадается с образованием механической смеси феррита и цементита, которая называется перлитом (П). Ниже 7270С железоуглеродистые сплавы имеют следующие - структуры.
- доэвтектоидные стали, содержащие от 0,02 до 0,8%С, имеют структуру: феррит + перлит;
- эвтектоидная сталь, содержащая 0,8%С, имеет структуру перлит;
- заэвтектоидные стали от 0,8 до 2,14% цементит + перлит.
- белые чугуны (доэвтектические чугуны), содержащие от 2,14 до 4,3%С, имеют структуру перлит + вторичный цементит + ледебурит;
- эвтектический чугун, содержащий 4,3%С, имеет структуру: ледебурит;
- заэвтектические чугуны, содержащие от 4,3 до 6,67%С имеют структуру цементит первичный + ледебурит. Линия PQ показывает, что с понижением температуры растворимость углерода в феррите уменьшается от 0,02% при 727° С до 0,006% при комнатной температуре. При охлаждении ниже 7270С из феррита выделяется избыточный углерод в виде цементита, называемого третичным. Сплавы, содержащие менее 0,02%С, называют техническим железом.
6.Фазовые и структурные превращения при нагреве стали. Образование аустенита. Структурная наследственность.
При нагреве стали происходит процесс её аустенитизации. Сначала феррит из перлитной колонии начнет переходить в аустенит, затем происходит превращение (растворение) цементита в аустените. Начало перлито-аустенитного превращения сопровождается образованием первых зерен аустенита. Первые зерна аустенита образуются на границе между ферритом и цементитом - структурными составляющими перлита. Далее аустенит в стали выравнивается по составу. При дальнейшем нагреве структурно-свободный феррит превращается в аустенит. Аустенит выравнивается по составу с повышением температуры. Чем сильнее легирован феррит, тем дольше идет растворимость и более высоких температурах происходит выравнивание. Чем выше скорость нагрева, тем при тем при больших температурах проходят процессы. Чем выше дисперсность структуры, тем быстрее проходят процессы аустенитизации. Окончание процесса превращения характеризуется образованием аустенита и исчезновением перлита. Образовавшийся аустенит неоднороден. Для получения однородного по составу (гомогенного) аустенита необходимо перегреть сталь выше точки перлитно-аустенитного превращения или дать выдержку для завершения диффузионных процессов внутри аустенитного зерна. Дальнейший нагрев (или выдержка) по окончании превращения вызывает рост аустенитных зерен. Под наследственной зернистостью следует подразумевать склонность аустенитного зерна к росту. Различают два типа сталей: наследственно мелкозернистую и наследственно крупнозернистую. Первая характеризуется малой склонностью к росту зерна, вторая - повышенной склонностью.