 |
Примеси, фазы и структуры в железоуглеродистых сталях. Качество стали.
|
|
|
|
Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.
Особую группу составляют сплавы с содержанием углерода менее 0,02% (точка Р), их называют техническое железо. Микроструктуры сплавов представлены на рис. 6.2. Структура таких сплавов после окончания кристаллизации состоит или из зерен феррита (рис. 6.2 а), при содержании углерода менее 0,006 %, или из зерен феррита и кристаллов цементита третичного, расположенных по границам зерен феррита (рис. 6.2.б), если содержание углерода от 0,006 до 0,02 %. Углеродистыми сталями называют сплавы железа с углеродом, содержащие 0,02…2,14 % углерода, заканчивающие кристаллизацию образованием аустенита.
Они обладают высокой пластичностью, особенно в аустенитном состоянии.
Структура сталей формируется в результате перекристаллизации аустенита. По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на: доэвтектические (2,14%<C<4,3%), структура перлит + ледебурит + цементит вторичный (П+Л+ЦII); эвтектические (С=4,3%), структура ледебурит (Л) (рис. 6.4 б); заэвтектические (4,3%<C<6,67%), структура ледебурит + цементит первичный (Л+ЦI) (рис. 6.4 в).
В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с цементитом, входящим в состав ледебурита.
Фазовый состав сталей и чугунов при нормальных температурах один и тот же, они состоят из феррита и цементита. Однако свойства сталей и белых чугунов значительно различаются. Таким образом, основным фактором, определяющим свойства сплавов системы железо – цементит является их структура. В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит.
|
|
|
1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.
2. Феррит (Ф) Feα (C) – твердый раствор внедрения углерода в α - железо.
3. Аустенит (А) Feγ (С) – твердый раствор внедрения углерода в γ-железе.
4. Цементит – характеристика дана выше.
Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.
8.Диаграмма состояния Fe-Fe3C, значение ее линий, классификация сплавов.
Диаграмма состояния железо – графит показана штриховыми линиями на рис. 8.1. Линии диаграммы находятся выше линий диаграммы железо – цементит. Температуры эвтектического и эвтектоидного преврашений, соответственно, 1153°С и 738°С. Точки C, E, S – сдвинуты влево, и находятся при концентрации углерода 4,24, 2,11 и 0,7 %, соответственно.
Диаграмма состояния железо – углерод: сплошные линии – цементитная система; пунктирные – графитная
При высоких температурах цементит разлагается с выделением графита, поэтому диаграмма состояния железо – цементит является метастабильной, а диаграмма железо – графит – стабильной. Процесс образования графита в сплавах железа с углеродом называется графитизацией. Графит – это полиморфная модификация углерода. Так как графит содержит 100% углерода, а цементит – 6,67 %, то жидкая фаза и аустенит по составу более близки к цементиту, чем к графиту. Следовательно, образование цементита из жидкой фазы и аустенита должно протекать легче, чем графита.
С другой стороны, при нагреве цементит разлагается на железо и углерод. Следовательно, графит является более стабильной фазой, чем цементит.
9.Углеродистые стали, их маркировка, классификация по равновесной структуре, качеству, назначению.
|
|
|
Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные. Углеродистые стали являются основными. Их свойства определяются количеством углерода и содержанием примесей, которые взаимодействуют с железом и углеродом.
Стали классифицируются по множеству признаков.
1. По химическому: составу: углеродистые и легированные.
2. По содержанию углерода:
– низкоуглеродистые, с содержанием углерода до 0,25 %;
– среднеуглеродистые, с содержанием углерода 0,3…0,6 %;
– высокоуглеродистые, с содержанием углерода выше 0,7 %
3. По равновесной структуре: доэвтектоидные, эвтектоидные, заэвтектоидные.
4. По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора:
– 0,04%≤S≥0,06%, 0,04%≤P≥0,08% – углеродистые стали обыкновенного качества:
– P,S=0,03…0,04% – качественные стали;
– P, S ≤0,03% – высококачественные стали.
5. По способу выплавки:
– в мартеновских печах;
– в кислородных конверторах;
– в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.
6. По назначению:
– конструкционные – применяются для изготовления деталей машин и механизмов;
– инструментальные – применяются для изготовления различных инструментов;
– специальные – стали с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.
Маркировка сталей.Принято буквенно-цифровое обозначение сталей
Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380).
Стали содержат повышенное количество серы и фосфора
Маркируются Ст.2кп., Ст.3кп, Ст.3пс, Ст.4сп.
Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали.
Индексы кп, пс, сп указывают степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.
|
|
|
