Базалеева_Наумова_Металлография_часть 2 (831914), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Для каждой полученной структуры в координатах температура — время изобразить схему термической обработки стали,включающей стадии нагрева, выдержки и охлаждения. На схемунанести температуры А1, А3 (Аст), Мн, Мк. На схеме указать темпе49 и vкр ),ратуру нагрева, скорость охлаждения (сравнить ее с vкра также температуру охлаждающей среды.3.
Указать фазовый состав каждого образца и состав этих фаз.Содержание отчета1. Цель работы.2. Краткая теоретическая часть.3. Результаты работы, представленные в виде табл. 3.1.4. Выводы о влиянии температуры закалки, скорости охлаждения и температуры охлаждающей среды на структуру и твердостьдоэвтектоидной и заэвтектоидной сталей.Контрольные вопросы1.
Укажите на диаграмме состояния Fe — Fe3C температуры А1, А3,Аст. Что означают индексы r и c?2. С помощью С-образной кривой опишите условия формированияперлита, сорбита, троостита и мартенсита при распаде переохлажденногоаустенита.3. С помощью С-образной кривой поясните, при каких условияхаустенит распадается на троостит и мартенсит?4.
Охарактеризуйте диффузионный и сдвиговый механизмы превращения.5. Опишите кристаллическое строение, химический состав и механические свойства мартенсита.6. От чего и как зависят значения температур Мн, Мк?7. От чего зависит количество остаточного аустенита в закаленнойстали? Как можно избавиться от остаточного аустенита в структуре закаленной стали?8. Почему при отпуске закаленной стали идут фазовые превращения,а при отпуске отожженной стали — нет?9. Опишите превращения при отпуске закаленной стали (четыре превращения).10.
Чем отличаются троостит отпуска от сорбита отпуска, трооститотпуска от троостита охлаждения?11. Как проводятся отжиг, нормализация и закалка в до- и заэвтектоидной сталях?12. Как выбрать оптимальную температуру термической обработки?13. Что такое полная и неполная закалка?14. Какие виды отпуска существуют? В каком случае применяетсякаждый из них?15. Что такое прокаливаемость и от чего она зависит?16. Назовите причины возникновения закалочных напряжений.50Лабораторная работа № 4СТРУКТУРА ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙЦель работы1. Ознакомиться с природой влияния легирующих элементовна структуру и свойства сталей.2.
Ознакомиться с классификацией легированных сталей поструктуре.3. Получить навыки определения структурного класса стали.Теоретическая частьСтали, в которые специально водят дополнительные химические элементы для изменения их структуры и свойств, называютсялегированными.Однако не следует путать легирующие элементы и примеси,которые всегда присутствуют в сталях и от которых нельзя избавиться вследствие технологических причин.
Это 0,01...0,05 % Р;0,01...0,04 % S (вредные примеси); 0,3...0,7 % Mn; 0,2...0,4 % Si;0,01...0,02 % Al (примеси-раскислители); O; H; N.Легирующие элементы (ЛЭ) могут входить в состав следующих фаз:• α- и γ-твердых растворов;• цементита или специальных карбидов;• интерметаллических соединений (при большой концентрациилегирующих элементов).При маркировке легированных сталей первые цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента дляконструкционных сталей и в десятых долях процента для инструментальных сталей.
В инструментальных сталях с содержаниембольше 1 % углерода цифры, обозначающие его концентрацию,опускаются. Затем указаны буквы, поясняющие, какие легирую51щие элементы входят в состав стали, далее — цифра, округленнодо единиц равная концентрации данного элемента. Если содержание элемента менее 1,5 %, то цифра за буквой не ставится.Приведем буквенное обозначение каждого легирующего элемента:Н — никель;Х — хром;К — кобальт;М — молибден;Г — марганец;Д — медь;Р — бор;Б — ниобий;Ц — цирконий;С — кремний;П — фосфор;Ч — редкоземельные металлы;В — вольфрам;Т — титан;А — азот;Ф — ванадий;Ю — алюминий.Например, сталь состава 0,10...0,15 % С и 1,3...1,7 % Mn будетмаркироваться 12Г2; сталь состава 0,28...0,35 % С, 0,8...1,1 % Сr,0,9...1,2 % Mn, 0,8...1,1 % Si — 30ХГС; а сталь состава 1,45...1,70 % С, 11,0...12,5 % Cr, 0,5...0,8 % Mo обозначается Х12Ми т.
д.Следует отметить, что буква А в середине марки действительно обозначает легирующий элемент азот, но буква А в конце марки обозначает, что это высококачественная сталь, т. е. сталь содержащая небольшое количество вредных примесей — серы ифосфора (S < 0,03 %, P < 0,03 %).Однако не все стали обозначают в соответствии с описаннойсистемой. Например, опытные марки сталей, выплавленные на заводе «Электросталь», обозначают ЭИ (исследовательские) и ЭП(пробные), а далее следует порядковый номер марки. Например,ЭИ276 или ЭП398.52Влияние легирующих элементов на структуруи свойства сталейРастворяясь в α- и γ-твердых растворах, легирующие элементывлияют на термодинамическое равновесие между различными модификациями железа, а следовательно, сдвигают температуры полиморфных превращений (точки А4 и А3).По своему влиянию на температуры полиморфных превращений все легирующие элементы можно разделить на двегруппы.К первой группе относятся элементы, расширяющие температурный интервал существования γ-области (γ-стабилизаторы).
Этиэлементы понижают температуру А3 и повышают температуру А4.К γ-стабилизаторам относятся Ni, Mn, Co, Cu, C, N.Ni, Mn и Co полностью открывают γ-область, т. е. начиная снекоторой концентрации в сплавах при всех температурах (от линии солидус до комнатной) стабильна γ-фаза, а полиморфногоγα-превращения не наблюдается.
Стали с таким содержаниемγ-стабилизатора называются аустенитными. Сплавы, которые прикомнатной температуре находятся в двухфазной α+γ-области,называют аустенитно-ферритными. На рис. 4.1, а приведен участок диаграммы Fe — Me, где Me — один из γ-стабилизаторов,открывающих аустенитную область. Остальные γ-стабилизаторысначала расширяют γ-область, а потом сужают ее (как углерод, см.рис. 1.1).Ко второй группе относятся элементы, расширяющие температурный интервал существования α-области (α-стабилизаторы), т.
е.эти элементы понижают точку А4 и повышают точку А3, что принекоторой концентрации приводит к их слиянию, при этом область существования γ-фазы исчезает. Сплавы, находящиеся правее области существования γ-фазы, называются ферритными. Участок диаграммы Fe — Meα, где Meα — один из элементов α-стабилизаторов, приведен на рис. 4.1, б. К α-стабилизаторамотносятся Cr, W, Mo, V, Si, Al, P, Be, Sn, Sb, Ti, в то время как B,Zr, Nb сужают, но не замыкают γ-область.Растворяясь в кристаллических решетках феррита и аустенитаи искажая их, практически все легирующие элементы повышаютпрочностные характеристики твердых растворов, понижая их пла-53Рис.
4.1. Влияние легирующих элементов на полиморфизм железаа — диаграмма Fe — γ-стабилизатор; б — диаграммаFe — α-стабилизаторстичность и вязкость. Кроме того, легирующие элементы оказывают влияние на порог хладноломкости, характеризующий склонность стали к хрупкому разрушению. На рис. 4.2 приведены зависимости механических характеристик феррита от концентрациилегирующих элементов. Из графиков видно, что Ni является уникальным элементом — достаточно интенсивно упрочняя феррит,он сохраняет его вязкость и понижает порог хладноломкости.Карбидные частицы в сталях образуют только переходные металлы, расположенные левее Fe в таблице Менделеева. Все элементы по возрастанию их склонности к образованию карбидовможно расположить следующим образом: Fe, Mn, Cr, Mo, W, V,Nb, Ti, Zr (Si, Ni и Co в сталях карбидов не образуют).
Слабыекарбидообразующие элементы — Mn, Cr, Mo, W — растворяютсяв цементите, а при большой концентрации формируют свои соб54Рис. 4.2. Влияние легирующих элементов на механические характеристики ферритаа — твердость; б — вязкость; в — порог хладноломкостиственные карбиды, так называемые специальные карбиды. Сильные карбидообразующие элементы — V, Nb, Ti, Zr — в цементитене растворяются, а формируют только специальные карбиды.Образующиеся в сталях карбиды можно разбить на две группы. К первой группе относятся карбиды Me3C, Me23C6, Me7C3, гдеMe = Fe, Mn, Cr, Mo, W.
Карбиды этой группы имеют сложнуюкристаллическую решетку и растворяются в аустените. Ко второйгруппе относятся карбиды MeC, Me2C, где Me = Mo, W, V, Nb,Ti, Zr. Для атомов этих металлов верно соотношение rC /rMe 0,59,а именно при таком соотношении атомных радиусов металлоида ипереходного металла возможно образование промежуточных фазвнедрения. Карбиды этой группы имеют простые симметричныерешетки и в отличие от карбидов первой группы плохо растворяются в аустените.Известно, что при повышении температуры в аустенитной области в углеродистых сталях наблюдается рост зерна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
