Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова»
Бийский технологический институт (филиал)
И.В. Боткин, ю.Н. Косицын, п.И. Мазуров
Лабораторная работа №5 (4 часа)
Исследование углеродистых сталей в равновесном состоянии
Методические указания к лабораторной работе
Бийск 2009
УДК
Боткин И.В. Исследование углеродистых сталей в равновесном состоянии. Методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей 151001, 190603, 170104, 240701, 240702, 240706, 160302, 220501, 260601 /И.В. Боткин, Ю.Н. Косицын, П.И. Мазуров.
Алт. гос. тех. ун-т, БТИ, - Бийск
Из-во Алт. Гос. техн. ун-та, 2009. - 16с.
Методические указания предназначены для студентов, изучающих курс «Материаловедение».
В указаниях дается классификация углеродистых сталей по назначению и качеству, а также принципы маркировки. Даются закономерности формирования структур сталей и их свойств в зависимости от концентрации углерода.
Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».
Протокол № ___от «___» «________________» 200_ г.
Рецензент: д.т.н., начальник отдела ФГУП «ФНПЦ «Алтай» Игонин Г.С.
©БТИ АлтГТУ, 2009
1 Цель работы
Изучить стальную часть диаграммы состояния сплавов системы железо – цементит; изучить закономерности изменения свойств сталей в зависимости от концентрации углерода; изучить закономерности формирования структур в зависимости от концентрации углерода; усвоить принципы маркировки углеродистых сталей.
2 Предмет и содержание работы
Сталями называются железоуглеродистые сплавы с концентрацией углерода не более 2,14 %.
По своему составу стали могут быть или углеродистыми, или легированными. Углеродистыми называются такие стали, в составе которых, кроме железа и углерода, находятся так называемые постоянные примеси в следующем количестве:
марганец – от 0,5 до 0,8 % (в отдельных случаях до 1 %);
кремний – не более 0,35 %;
сера – до 0,050 %;
фосфор – до 0,050 %.
Характерные отличительные признаки углеродистых сталей по маркировке заключаются в следующем:
в начале марки может стоять прописная буква А, со следующей за ней двухзначной цифрой и отсутствием каких-либо других символов, или прописная буква У, или в составе марки может находиться буквенный символ Ст, или марка может начинаться с двухзначной цифры, за которой или нет больше никаких символов, или может стоять одиночная прописная буква Г, или в конце марки может стоять прописная буква А, или прописная буква Л.
Например: А20; У8А; БСт3пс2; 40; 40Г; 20Л – всё это углеродистые стали.
Под равновесным состоянием стали подразумевается такая структура, которая образуется в результате медленного охлаждения (отжига).
В практике материаловедения изучение любого сплава начинается с изучения диаграммы состояния этого сплава. Диаграммой состояния сплава называется графическая зависимость фазового состава сплавов от температуры и концентрации исходных компонентов. В данной работе нам потребуется диаграмма состояния сплавов системы Fe–Fe3C, которая изображена на рисунке 1.
В соответствии с диаграммой состояния и концентрацией углерода все стали делятся на три группы:
|
|
Рисунок 1 – Диаграмма состояния Fe – Fe3C |
доэвтектоидные– стали с концентрацией углерода до 0,8 %; структура таких сталей при комнатной температуре состоит из феррита и перлита;
эвтектоидные– стали с концентрацией углерода 0,8±0,1 %; их структура при комнатной температуре состоит преимущественно из перлита;
заэвтектоидные– концентрация углерода в таких сталях от 0,8 до 2,14 %, и при комнатной температуре структура у этих сталей состоит из перлита и вторичного цементита.