10) Диаграмма состояния сплавов железо-цементит. Расшифровка, практическое применение.

Диаграмма состояний железо—углерод, дает основное представление о строении железо - углеродистых сплавов — сталей и чугунов.

При разработке диаграммы указывалось, что каждое устойчивое соединение можно рассматривать как компонент, и диаграмму можно рассматривать по частям.

Железо с углеродом образует химическое соединение: Fe3C(6,67%С) – цементит, очень твердое, но хрупкое.

Для фаз и структурных составляющих сплавов железа с углеродом приняты следующие обозначения:

Феррит – ограниченный твердый раствор внедрения углерода в альфа-железо.

Аустенит – ограниченный твердый раствор внедрения углерода в гамма-железо.

Перлит – эвтектоид, состоящий из чередующихся пластинок цементита в феррите.

Ледебурит – эвтектика: Л1 – эвтектика из аустенита и цементита, Л2 – эвтектика из перлита и цементита.

11) Классификация сплавов по диаграмме железо-цементит (стали, чугуны). Маркировка углеродистых сталей, их классификация по структуре и назначению.

Сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14 % углерода, называют сталями. Сплавы с содержанием углерода свыше 2,14 % называют чугунами. По структуре стали делят на: 1) доэвтектоидные, содержащие до 0,8 % С; 2) звтектоидные - 0,8 % С; 3) заэвтектоидные - от 0,8 до 2,14 % С.

По назначению различают: 1) конструкционные стали (до 0,6 % С); 2) рессорно-пружинные (0,6-0,8 % С); 3) инструментальные (0,7 и более процентов углерода).

По содержанию углерода стали подразделяют: на малоуглеродистые (содержат до 0,25 % С); среднеуглеродистые (0,25-0,6 % С); высокоуглеродистые - свыше 0.6 % С.

Конструкционные стали разделяют на две группы по качеству (в соответствии с содержанием вредных примесей - серы и фосфора):

а) сталь углеродистая обыкновенного качества(S<0.05,P<0.07): СтО, Ст[1/2/3/4/5]кп, Ст[1/2/3/4/5/6]пс, Ст[1/2/3/4/5/6]сп. Ст - "Сталь", цифры – усл номер марки в зав от химического состав (чем

больше номер, тем больше в стали углерода и ниже пластичность), буквы кп/пс/сп - степень раскисления (кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная).

б) сталь углеродистая качественная конструкционная(S<0,04,P<0,035). Поставляют стали марок: сталь 05, 08, 10, 15, 20 - 55, 60.

Рессорно-пружинные стали следующих марок: сталь 65, 70, 75, 85 (S<0,035,P<0,035). Цифры в маркировке означают среднее содержание углерода в сотых долях процента.

Сталь инструментальную углеродистую поставляют двух групп по качеств: качественные марок У7, У8 - У11(S<0,028,P<0,03).; высококачественные, более чистые но содержанию серы и фосфора, марок У7А, У8А - У11А(S<0,018,P<0,025). Буквы и цифры в обозначении марок стали означают: У - углеродистая, следующая за ней цифра - среднее содержание углерода в десятых долях процента

12) Чугуны (белые, серые, ковкие и высокопрочные). Маркировка, структура, свойства и применение чугунов.

Чугуны – сплавы железа и углерода (от 2,14%).

Белый чугун - вид чугуна, в котором углерод в связанном состоянии в виде цементита, в изломе имеет белый цвет. Белый чугун имеет ограниченное применение. Изготавливают детали с отбеленной поверхностью, работающие в условиях абразивного износа и незначительных нагрузок(прокатные, мельничные валки). Белый чугун применяют главным образом как передельный чугун (полуфабрикат). Белый чугун хорошо сопротивляется статическому сжатию, но очень хрупок.

С целью увеличения характеристик износостойкости и пластичности чугуны легируют Cr, Ni, Si, Μη, Mo, W, Ti, Al, Co и др. Такое легирование белых чугунов приводит их в класс чугунов со специальными свойствами.

Серыми называют чугуны, в которых весь углерод или большая его часть находится в свободном состоянии в виде графитных включений пластинчатой формы.

По структуре серый чугун разделяют на перлитный, ферритный и ферритно-перлитный.

Серому чугуну свойственны почти полное отсутствие относительного удлинения и очень низкая ударная вязкость.

Для повышения механических характеристик серый чугун подвергают модифицированию, т.е. в разливочный ковш добавляют в качестве модификаторов ферросилиций с барием или без него, силикокальций, силикобарий. В результате в отливках получается однородная металлическая основа с измельченными включениями пластинчатого графита. Такой чугун называют модифицированным.

Серый чугун применяют для отливок изложниц, труб, плит, рам, гильз, зубчатых колес и других деталей.

Серый чугун маркируют буквами СЧ и 2 цифрами. Последние показывают минимальное значение предела прочности чугуна на растяжение.

Ковкими называют чугуны, в которых весь графит имеет хлопьевидную форму. Получают его графитизирующим отжигом или томлением белых доэвтектических чугунов. Он состоит из медленного нагрева, длительной выдержки и медленного охлаждения.

По структуре ковкие чугуны бывают ферритными (более пластичными) и перлитными(с более высоким пределом выносливости). Ковкий чугун обладает более высокой пластичностью по сравнению с серым. Но ковать его нельзя. Применяют его для изготовления литых деталей для автомобилей, тракторов, судов, вагонов и т.д.

Маркирую буквами КЧ и цифрами, первые 2 цифры показывают предел прочности при растяжении, вторые – относительное удлинение.

Высокопрочный чугун это тот, в котором весь углерод или его часть находится в свободном состоянии в виде графитных включений шаровидной и вермикулярной формы. Высокопрочные чугуны получает путем выплавки с использованием в качестве модификаторов магния, церия, кальция и других элементов (щелочноземельных и редкоземельных). Графитные включения шаровидной формы не создают резкой концентрации напряжений, поэтому высокопрочные чугуны отличаются более высокими механическими характеристиками.

Относительно высокие механические, литейные, технологические и эксплуатационные свойства обусловили его широкое применение в промышленности.

Различают высокопрочные чугуны преимущественно с ферритной и преимущественно перлитной металлической основами.

Маркируют ВЧ и цифрами – минимальное значение предела прочности при растяжении.