Cimmerman (523120), страница 11
Текст из файла (страница 11)
гезС встречается в трех структурных формах (пер- вичный, вторичный, третич- ный) Первичная кристаллизация из расплава (по линии СР) Выделяется из 7-твердого аствора (по линии ЕБ) ыделяется нз а-твердого аствора (по линни РЯ ластинчатый, сферический 38 з/з феррита, 12 3з цемеи- тита 51,4 % аустенита, 48,6 Ъ г езС 51,4 Тз перлита, 48,6 Тз гезС Феррит и перлит (сталь) Перлит (сталь) Вторичный цементит и пер- лит (сталь) Первичный у-твердый рас- твор и ледебурит (чугун) Ледебурит (чугун) Цементит и ледебурнт (чу- гун) Рвс.
1.77 Рва. 1.7З Аз Рис. 1.79 Рвс. ».В» Рва. 1.76 7ДЛЛНДЛ Ы В авападвам ааатаяиив В твердом растворе В аавдв- веввв Лз 3п $Ь В» Сп РЬ Са Мй Н О Ы Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Х Влияние на механические свойства: повышение прочности, увеличение твердости, уменьшение сужения, уменьшение удлинения.
Стар ение. Иногда желательный процесс, но в мзлоуглеродистых сплавах Ее — С чаще нежелательный, так как он протекаег неконтролируема. Процессы старения и твердения находятся в некоторой связи (в основе лежат процессы выделения или сегрегации растворенных элемеатов в решетке матрицы). Возможное деление процессов старения: 1) естественное старение — вылеживание сплава при комнатной температуре; 2) искусственное старение в пребывание сплава при 50 — 200 'С; 3) закалочное старение в закалка при недостаточно быстром охлаждении из однофазной области; 4) деформационное старение — холодная деформация чаще всего метастабилыюго сплава; причина: взаимодействие примесей с дислокациями. Наиболее существенно после деформационного старения меняется ударная вязкость ав (см. 1.1!.2.14) — рис.
!.76. г. Охрупчивание. Вырожденный перлит. При циилированин около А» (стали, содержащие от 0,02 до 0,3 »)а С) происходит коагуляция ферритных прослоек перлита и соединение их с первично выпавшим структурно свободным ферритом, В результате возникает охрупчиванне (связанное со склонностью крупнозернистого феррита к разрушению сколом). 1.7.3.2. Влияние легирувщих элементов на структуру сплавов Ге — С н их свойства Легирующие элементы влияют на температуры плавления и превращений, скорость диффузии, растворимость углерода или других легирующих элементов в твердом растворе, образование новых соедянений. Обычно легиру»ощие элементы подразделяют на две группы по их влиянию иа устойчивость основных модификаций железа 16): 1) элементы, расширяющие у-област»н Ы(, Мп (рис. 1.77) и С, Ы, Сп, Еп (рис.
1.78); эти элементы повышают Аз и снижают Аз» 2) элементы, сужающие у-облает»к Ве, Л1, 81, Р, Т», 'з), Сг, Аз, Мо, Бп, БЬ, »Ч (рис. 1.79) и ЫЬ, Та, Се, Хг (рис, 1.80); эти элементы снижают Аз и повышают Аз. Так как количество и распределение карбидов в значительной степени влияют на свойства стали, существусг еще деление легирующих элементов на карбидообразующие (Сг, и, ЫЬ, Та, Хг, Т», Мо, Ж; менее стабильные карбиды, чем Ре,С, дает Мпь имеются такие же сведения о Со я Ы» — 7) и некарбидообразующие (Сп, 81, А!). Примеси, неизбежно присутствукяцие в стали, также влияют на ее свойства (табл. 11) 16).
Основные легирующие элементы и примеси, их растворимость в двойной системе и образу»ощнеся соединения приведены и табл. ! 2. Я ) Я Я Я Я Я О о о о ос КЪ СО О СО с а С СО О ~ СО О СЧ О СО О о о о О С'3 о о Х о к 'Ф О ! с О О О СО СЧ Я Ю О О О СЧ СС СЧ СО СО со сО с'с О ОС съ со О СО О О О О О С ос О О СО СО О СО ос о о Х к о о со со о со о в о со со о о о со сс СО сО д О 'Ф ! о у -о $ к у н о- р." Р. СЧ О М Х.
! ~ ! М. а у х8хо., с" к К сс $"" с ко 88о к и я к к к ф ф к ф ф Ф о О О ~ О С. О О.' Х О й х — ~ й к Л 1 й й й 38 О о Х ° \ а. о с а с о а. к М к Хк ок со ок ак сс кз ~о В~ Х к к ,СХ М- о Х 8 Ю о" о д ! ! д к $ о а К о 1 л о у й 8 8 с', В ф с» В В 6 В со со со о со 8 1 - 1 я со о» я Я с Р „о о ».о 8 со с - 1 1 о со д со о Я - ос сс о о о с» я ф я с.о о я с» со с» со ф о о о с» О с» сь Д со н» со со" Я 1 со 1 со, о" с-.' сс со' со о сс о о 8 Д - - о- 8 2 о » с.» о Д ОЗ % с с 1 $ ! ! ! а ю а а ао с'» со В В о» с» со д с'4 сс о» со ос сЧ сч сс с» сч сч сс с» сс о» с'с »с' »с --:-:Я О с.', с.', о а а > о д с Р с".» а й М Й а а со с» 1 1 й о» й" ам 2 % а , -со»с.» " йк с»с»ф о-" Оо -'" со~ с-' > 3 2 $ 1 22!Ге Гбггб гг!г Рнс. 1.81 Влияние кремютя.
Диаграмма состояния [13) — рис. 1.81. Сильно понижает точку плавления Ге. Растворимость углерода в 5»области уменьшается. Перлитная точка сдвигается к меньшим содержаниям угле- Еа Пг 2й У!2 51,% Глеллсее! рода, а эвтектоидная температура (Т) увеличивается. Все критические точки превращения сдвигаются к большим значениям Т. Следствие: возможность образования крупнозернистой структуры при отжиге, рекристаллизацни и закалие. Образование сплицидов (ГеЯ, ГееЯт, Гет5!). При увеличении содержания кремния растут: временное сопротивление (на каждый процент $! на -100 МПа); электрическое сопротивление (трансформаторная и динамная сталь)! закаливаемость инструментальных сталей; твердость конструкционных сталей; устойчивость против смягчения при отпуске; литейные свойства (повышение теплоты растворения, когда Я растворяется в Ге; растворимость Я в феррите при комнатной температуре - 14 ( ).
коррозионная стойкость (отливки из кремнистой стали для химической промышленности); охрупчивание (при )6,5 % в а. ц. к. феррите; причиной может быть процесс упорядочения, образование хрупких лсверхструктурных» фаз); окалиностойкость (Б! легче,окисляегся, чем Ге, с образованием защитного, содержащего 5!О, слоя, однако Я способствует поверхностному абезуглероживаиию); раскисляющее действие (при -0,1 ь(е Я вЂ” полуспокойная сталь, ) 0,2 те Я вЂ” спокойная сталь; продукты раскисления: 8!О„силикаты); склонность к графитообрааованию (ечерноломкость»).
Кремний вызывает распад Ге,С. При увеличении содержания 5! уменьшаются: свариваемость ()0,2 ь обычная сварка; )0,бар дуговая сварка); деформируемость (до 3 то с трудом деформируется в холодном состоянии; до 6 уе плохо деформируется в горячем состоянии; )1О З не деформируется и не. обрабатывается резанием); коэффициент диффузии С в а- и у-области (см. увеличение твердости с повышением содержания кремния).
Структурная диаграмма (по Гийе) — рис. 1.82 [14). а Ре фб йп йб 2а С, % Тле морсе) Рнс. !.82 Заютрнкована область чернолонкостн !склонносш к выделению трафвте1 Влияние марганца. Диаграмма состояния — рис. 1.83 [14). Ав и Ла сдвигаются с увеличением содержания Мп соответственно к низкой и высокой температуре. С увеличением содержания Мв превращение у — а смещается в область низких температур, так что диффузия при превращении затрудняется или вообще не может происходить. Поэтому при )5 ( Мп аустенит переходит в мартенсит (бездиффузиоиное превращение). Безуглеродистый мартенснт (кубическая сингония) имеет такой же состав по марганцу, что и аусгеиит. Прямое и обратное превращение обнаружено в сплавах с содержанием марганца межцу 5 и 1О %; исходная обработка— охлаждение из у-области в а.
При охлаждении до комнатной температуры образуется 100 ь мартенсита, при нагреве— 100 те аустенита. Сплавы, содержащие от 10 до 15 ь Мв, дают при охлаждении а- и а-мартенсит. Из аустенита. бездиффузионным путем при охлаждении образуется вначале гексагональный а-мартенсит в виде пластин, который формируется путем сдвига по октаэдрическим плоскостям аусьенита и имеет вид видмвнштеттовой структуры (рис. 1.84).
В сплавах, содержащих от 14,5 до 27 % Мп, проходит неполное у — а-превращение. Остается большое количество остаточного аустенита. При )27 3~ Мп — аустенитная структура. Марганец и углерод взаимно усиливают свое влияние на расширение у-области. При комнатной температуре феррит растворяет - 10 е Мп.
Часть марганца растворяется в Ге,С; образуется карбид (Ге, Мп),С. Растворимость в у-твердом растворе с увеличением температуры растет неограниченно. Следствие: марганцевые стали чувствительны к перегреву. Г;с РГе 14Р уаа Раа Ра Ва аа Ва аа га Ва Ра гаа Ип,% ( ее тчаесе> Рис. 1,88 Мп,% Рис, 1,84 При увеличении содержания Мп растут: временное сопротивление на каждый процент Мп — на -100 МПа; изиосостойкостьа прокаливаемость; удлинение; ликвационная неоднородность (поэтому горячую деформацию ведут при 1200 — 1280 С); чувствительность к трещинообразованию (из-за склонности к воздушной подкалке уже при -2 еге Мп); дисперсвость перлита; чувствительность к перегреву (при крупном зерне в понижение критической скорости охлаждения).
При повышении содержания марганца ухулша1отся обрабатываемость резанием, деформируемость в холодном состоянии, подавляется доэвтектоидное вьщеление феррита, возникает красноломкость. Кроме раскисляющей и легирующей функций, марганец используют для обессеривания. Продукты рафинирования Мпб, МпО, Мп0.8(От, 2Мп-810й раскатываясь, обусловливают возникновение волоинистой структуры, поэтому ударная вязкость в продольном направлении выше, чем в поперечном.
Волокнистая структура полезна прн производстве рессорной стали. Регулируя количество Мпб, можно уменьшить чувствительность к красноломкости. Однако в ряде случаев расслоения в изломе и ликвационная неоднородность могут быть нежелательны. Структурная диаграмма по Гийе— рис. 1.85. ре ца РВ 42 (б С,ц Рис. 1.85 1 — аустеиитиые стали; Ы вЂ” мартеиситиые стали" ЬЫ вЂ” мартеиситиые и йерлитиые стали; 1У вЂ” пер- лит и пемеитит1 У вЂ” перлитиые стали Влияние фосфора. Диаграмма состояния (14) — рис.
1.86. фосфор сужает у-область. Образует два фосфида (РееР, РетР). Большая разница температур между линиями ликвидуса и солидуса и незначительная скорость диффузии в о- и т-областях ведут к развитию ликвационной неоднородности, которая не полностью устраняется при диффузионном отжиге. Поэтому содержание фосфора поддерживают до 15а иаа яю у Ваа гаа 4а Рнс. нзв Т;С г5аа гара 5аа гис.
ьвг гр уфг ааа а 5 аа 75 аа 35 бр Р, Ж (аа лассе) -0,02 вй. Вторичная ликвация фосфора (у-область) способствует (при превращении) усилению зарождения структурно свободного феррита. При увеличении содержания Р растут: временное сопротивление (до -0,5 % Р); охрупчивание в холодном состоянии (уменьшение удлинения и ударной вязкости, особевво при совместном влиянии с углеродом); литейные свойства серого чугуна (ледебуритная эвтектика сдвигается к низким температурам); склонность.
к отпускной хрупкости; склонность к свароч- а аг ага„гга га Б,;4 гаагессе) ным трещинам (совместное влияние Р, Я и С); ликвационная неоднородность. Из-за многочисленности факторов вредного воздействия фосфора на свойства стали его содержание резко ограничивают (см. 2.0). Исключение — добавка фосфора в серый чугун.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
