Слайд 1Лекция 7
Сплавы на основе железа
Содержание
Диаграмма состояния железо – углерод
Структура и свойства
углеродистых сталей
Структура и свойства чугунов
Слайд 2Введение
Особое внимание к диаграмме состояния железо – углерод объясняется несколькими
причинами. Во-первых, это диаграмма служит теоретической основой для изучения процессов, которые происходят в наиболее универсальных и широко используемых в промышленности сплавах: углеродистых сталях и чугунах. Во-вторых, она играет роль модели при анализе изменений структуры в других сплавах на основе железа. В-третьих, изучив эту хорошо изученную систему, можно лучше понять фазовые превращения в большинстве бинарных и тройных систем, состоящих из других элементов.
Слайд 5Диаграмма состояния железо-углерод
Слайд 6Характерные точки на диаграмме
Слайд 7Фазы в сплавах железа с углеродом
Слайд 8Механические свойства углеродистых сталей
Слайд 9Схемы микроструктуры сталей
а – аустенит, б - Феррит, в - феррит
и перлит, г - перлит, д,е - перлит и цементит
Слайд 15Неметаллические включения в сталях
Неметаллические включения (НВ) образуются в
результате физико-химических явлений, протекающих в расплавленном и затвердевшем металле в процессе его производства.
Обычно количество НВ в стали не превышает 0,1%. Однако в связи с их малыми размерами число включений может быть велико.
Неметаллические включения разделяют по химическому составу.
- Оксиды: FeO, MnO, Al2O3, TiO2 и др.
- Сульфиды: FeS, MnS и др.
- Нитриды: TiN, AlN, Nb(C,N) и др.
- Фосфиды: Fe3P, Fe2P.
Неметаллические включения могут сильно влиять механические свойства (пластичность, вязкость разрушения) сталей.
Слайд 16Влияние размеров оксидов на ударную вязкость стали
Слайд 17Неметаллические включения в стали 10кп
Слайд 18Максимально допустимое содержание кислорода и размеров неметаллических включений в сталях
Слайд 19Схемы микроструктуры чугуна с различной формой графита
Слайд 22Микроструктура высокопрочного чугуна
Слайд 23Микроструктура чугуна с вермикулярным графитом
Слайд 24Заключение
Таким образом, структура доэвтектоидных (С < 0,8%) сталей при комнатной температуре
состоит из феррита, выделившегося в интервале температур Аr3–Аr1 (линии GS и РS), и перлита, образовавшегося при 727 °С.
Сталь с содержанием углерода 0,8 %, имеет структуру перлита и называется эвтектоидной сталью. Перлит чаще всего имеет пластичное строение. Увеличение содержания углерода повышает твердость, прочность, но снижает пластичность сплава.
Структура заэвтектоидной стали (С > 0,8%) формируется интервале температур Аrст – Аr1 (линии SE и SK). Из аустенита выделяется цементит вторичный, который, как правило, располагается по границам зёрен. При 727 °С концентрация углерода в аустените будет соответствовать 0,8 % и он распадается с образованием перлита.
Сплав железа с углеродом (> 2,14% С) называется чугуном. Присутствие эвтектики в структуре чугуна обуславливает его использование исключительно в качестве литейного сплава. Углерод в чугуне может находиться в виде цемента или графита. Цементит придает излому специфический белый светлый блеск, поэтому чугун называется белым. Графит придает излому чугуна серый цвет. В зависимости от формы графита и условий его образования различают следующие группы чугунов: серый с пластинчатым графитом, высокопрочный с шаровидным графитом, ковкий с хлопьевидным графитом и чугун с вермикулярным графитом.