🗊Презентация Сплавы на основе железа

Лекция 7 Сплавы на основе железа Содержание Диаграмма состояния железо – углерод Структура и свойства углеродистых сталей Структура и свойства чугунов

Введение 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.

Железо

Углерод

Диаграмма состояния железо-углерод

Характерные точки на диаграмме

Фазы в сплавах железа с углеродом

Механические свойства углеродистых сталей

Схемы микроструктуры сталей а – аустенит, б - Феррит, в - феррит и перлит, г - перлит, д,е - перлит и цементит

Аустенит Феррит

Перлит Ледебурит

Ледебурит и первичный цементит

Перлит и вторичный цементит

Феррит и третичный цементит

Неметаллические 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.

Влияние размеров оксидов на ударную вязкость стали

Неметаллические включения в стали 10кп

Максимально допустимое содержание кислорода и размеров неметаллических включений в сталях

Схемы микроструктуры чугуна с различной формой графита

Микроструктура серого чугуна

Микроструктура ковкого чугуна

Микроструктура высокопрочного чугуна

Микроструктура чугуна с вермикулярным графитом

Заключение 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.