166740 (625098), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рис. 2.3. Мікроструктури сталей: а С = 0,05 %, структура Ф + Ц_ІІ; б С = 0,15 %, доевтектоїдна сталь, структура Ф + П; в С = 0,35 % доевтектоїдна сталь, структура Ф + П; г С = 0,8 %, евтектоїдна сталь, структура пластинчастий перліт П; д С = 0,8 %, евтектоїдна сталь, структура зернистий перліт П; е С = 1,2%, заевтектоїдна сталь, структура П + П_ІІ; (500)

Відсутність у структурі сплавів (з вмістом вуглецю менше 2,14%) крихкої евтектики робить сплави ковкими і пластичними, що є характерною особливістю сталей. У той же час наявність легкоплавкого ледебуриту в структурі сплавів (з вмістом вуглецю вище 2,14 %) збільшує ливарні якості цих сплавів.

Відповідно до діаграми Fe–Fе₃С залізовуглецеві сплави з вмістом вуглецю менше 2,14% називаються сталями, сплави з вмістом вуглецю більше 2,14 % чавунами. Чавуни, що кристалізуються відповідно до діаграми Fe–Fе₃С, відрізняються високою крихкістю. Колір їх злому сріблясто-білий. Такі чавуни називаються білими (на відміну від сірих, ковких і високоміцних чавунів, у структурі яких вуглець в основному знаходиться у вигляді графітової фази) [6].

За кількістю вуглецю і за структурою сталі поділяються на: доевтектоїдні (0,02% < С < 0,8%), структура перліт + ферит (П + Ф); евтектоїдні (С = 0,8%), структура перліт (П); заевтектоїдні (0,8 % < С < 2,14%), структура перліт + вторинний цементит (П+Ц_ІІ). Типові структури сталей наведені на рис. 2.3 а...е.

За кількістю вуглецю і за структурою білі чавуни поділяються на доевтектичні (2,14% < С < 4,3%), структура ледебурит + перліт + + вторинний цементит (П + Л + Ц_ІІ); евтектичні (С = 4,3%), структура ледебурит (Л); заевтектичні (4,3% < С < 6,67%), структура ледебурит + + цементит (Л + Ц_І). Типові структури білих чавунів наведені на рис. 2.4 а, б, в.

Рис. 2.4. Мікроструктури білих чавунів: а - С = 3,2% - доевтектичний білий чавун; структура Л + П + Ц; б — структура - ледебурит Л; в - С = 5% - заевтектичний білий чавун, структура Л + Ц_І; (250)

Структура чавунів залежить від ступеня графітизації, тобто від того, яка кількість вуглецю, що входить до складу чувуну, знаходиться в хімічно зв’язаному стані (С_зв, %) у вигляді цементиту. Крім білих чавунів, за цією ознакою ще розрізняють:

половинчасті чавуни: С_зв > 0,8%; структура чавуну перліт + + ледебурит + графіт (П + Л + Г);

перлітні сірі чавуни: С_зв = 0,8%; структура – перліт + графіт (П + + Г);

феритно-перлітні сірі чавуни: 0,8% > С_зв > 0,02 %; структура перліт + ферит + графіт (П + Ф + Г);

феритові сірі чавуни: С_зв = 0%; структура ферит + графіт (Ф + Г).

Вплив термічної та хіміко-термічної обробки на властивості та структуру сталей є наступним [7].

Термічною обробкою називають процес, що складається з нагріву металу до відповідної температури, витримки його при цій температурі і охолодження з певною швидкістю. При термічній обробці змінюється структура сталі, що веде до зміни її властивостей. Таким чином, шляхом термічної обробки сталі одного и того ж складу можна змінювати її властивості.

Термічна обробка сталі грунтується на здатності заліза змінювати будову кристалічної решітки при зміні температури, а також на різній розчинності вуглецю в кристалічних решітках різної будови [8].

Існують такі види термічної обробки: гартування, відпуск, відпал, нормалізація і хіміко-термічна обробка (цементація, азотування, ціанування).

Найбільші структурні перетворення сталі відбуваються при гартуванні. Від усіх інших видів термічної обробки гартування відрізняється високою швидкістю охолодження. Залежно від швидкості охолодження загартована сталь має різну структуру: сорбітну, троститну або мартенситну.

Сорбітна структура складається з суміші фериту і цементиту високого ступеня дисперсності, що приводить до підвищення твердості й крихкості сталі. Під мікроскопом сорбітна структура має вид феритно-цементитної структури, одначе розмір зерен в ній значно менший.

Трооститна структура cкладається також із суміші фериту й цементиту високого ступеня дисперсності. У металографічному мікроскопі трооститна структура проявляється у вигляді дуже темних ділянок. Сталь трооститної структури значно твердіша і більш крихка, ніж сорбітна.

Мартенситна структура сталі значно відрізняється від сорбітної й трооститної структур. Мартенсит є перенасиченим твердим розчином вуглецю в -залізі. Його кристалічна решітка має значні зміни, що обумовлюють найвищу твердість і крихкість сталі. Під мікроскопом загартована на мартенсит сталь має голчасту структуру.

ВИСНОВКИ

Зв'язок між властивостями сплавів і типом діаграми стану був вперше встановлений М.С. Курнаковим.

По осях ординат діаграм відкладають показники властивостей (границю міцності, твердість, електричний опір та ін.), а по осях абсцис — концентрацію сплаву.

У сплавах, які твердіють за діаграмою стану І типу, в твердому стані міститься механічна суміш вихідних компонентів. Зміна властивостей цих сплавів відбувається за лінійним законом.

Властивості сплавів, які тверднуть за діаграмою стану II типу (які утворюють тверді розчини), змінюються по кривій лінії. Це зумовлено тим, що внаслідок викривлення кристалічної решітки розчинника твердий розчин має більш високу міцність і твердість, ніж вихідні компоненти. Таким чином, тверді розчини мають підвищене значення твердості і границі міцності. При цьому високі показники міцності звичайно поєднуються з високою пластичністю. Тому сплави, які утворюють однорідні тверді розчини, звичайно легко обробляються тиском (прокатування, кування, штампування). У той самий час вони мають низькі ливарні властивості (схильні до утворення тріщин при кристалізації). Утворення твердих розчинів завжди призводить до збільшення електричного опору.

При утворенні твердих розчинів з обмеженою розчинністю (кристалізуються за діаграмою стану III типу, див. рис. 1.6) властивості однофазних твердих розчинів змінюються за кривою, а властивості суміші двох фаз — за прямою.

Ливарні властивості сплавів, які утворюють тверді розчини з обмеженою розчинністю, залежать від інтервалу температур кристалізації. Чим більший цей інтервал, тим менша текучість сплаву і тим більша його схильність до ліквації. Тому для одержання добрих ливарних властивостей концентрація компонентів сплавів повинна бути близькою до евтектичного складу.

Однофазні сплави твердих розчинів з обмеженою розчинністю мають високу пластичність і добре прокатуються, куються, пресуються. Проте при появі у структурі евтектики пластичність різко знижується.

Характерною особливістю властивостей сплавів, які кристалізуються за діаграмою сплаву IV типу, є велика твердість, підвищена крихкість, високий електричний опір, низька схильність до пластичної деформації. Властивості залежать від складу по прямій лінії (в ряді випадків по кривій). Дві прямі перетинаються у точці, яка відповідає чистій хімічні сполуці і називається сингулярною точкою. Концентрація, яка відповідає хімічній сполуці, має максимум або мінімум властивостей (наприклад, максимальну твердість і мінімальну пластичність).

Твердість багатьох хімічних сполук значно перевищує твердість більш твердого компонента. Наприклад, Sn і Mg, Cu і Sn утворюють дуже тверді хімічні сполуки Mg₂Sn, Cu₃Sn тощо. Особливо різко підвищується твердість при утворенні хімічних сполук деяких металів з металоїдами — С і N. Карбіди Сг, W, V, Ті та інших металів мають дуже високу твердість. Через це дані хімічні сполуки широко застосовуються для виготовлення різального інструменту.

ЛІТЕРАТУРА

1. Материаловедение: Учебник для вузов / Ю.Л. Солнцев, Е.И. Пряхин, Ф. Войткун М.: МИСИС, 1999. С. 128170.

2. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1990. C. 3767.

3. Венецкий С.И. Рассказы о металлах. — 2-е изд., доп. — М.: Металлургия, 1975. — 240 с.

4. Волчок И.П. Сопротивление разрушению стали и чугуна. — М.: Металлургия, 1993. — 192 с.

5. Конструкционные материалы: Справочник. / Б.Н. Арзамасов, В.А. Прострем, И.А. Буше и др. / Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова. — М.: Машиностроение, 1990. — 688 с.

6. Контроль качества термической обработки стальных полуфабрикатов и деталей: Справочник. / Под общ. ред. В.Д. Кальнера. — М.: Машиностроение, 1984. — 384 с.

Размещено на Allbest.ru

Характеристики

Список файлов курсовой работы