- •04205 Задания и методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине
- •Введение
- •Теоретическая часть
- •1.Классификация и правила маркировки железо-углеродистых сплавов Основные определения и понятия
- •1.1.Классификация сталей
- •1.2. Маркировка сталей
- •1.3. Классификация и правила маркировки чугунов
- •А - Работа разрушения
- •4.2. Анализ процессов охлаждения железо углеродистых
- •5. Элементы теории и технологии термической обработки металлов и сплавов
- •5.1. Структурные превращения в сталях
- •5.2. Виды термической обработки
- •5.3. Основы химико-термической обработки
- •6. Современные металлические материалы
- •7. Основы рационального выбора материалов
- •Общая схема выполнения контрольных работ
- •Задания к контрольной работе
- •Приложение 1 Пример анализа кристаллизации сплава
- •«Материаловедение»
Теоретическая часть
1.Классификация и правила маркировки железо-углеродистых сплавов Основные определения и понятия
Сплавы металлические – макроскопически однородные системы, состоящие из двух или более металлов (реже металлов и неметаллов) с характерными металлическими свойствами (металлическим состоянием).
Сталь — сплав железа с углеродом (до 2,1 %) и другими химическими элементами.
Легирующие элементы — химические элементы, специально введенные в сталь для получения требуемых строения, структуры, физико-химических и механических свойств.
Основными легирующими элементами в сталях являются Mn, Si, Сг, Ni, Mo, W, Со, Сu, Ti, Zr, Nb, A1, В. В некоторых сталях легирующими элементами могут быть также Р, N, Se, Pb и др. Перечисленные элементы, а также Н, О, Sn, Sb, Bi могут быть и примесями в стали. Содержание легирующих элементов может колебаться от тысячных долей процента до десятков процентов.
Такие легирующие элементы, как V, Nb, Ti, Zr, В, редко земельные металлы могут оказывать существенное влияние на структуру и свойства стали при их содержании в стали в десятых и сотых долях процента. Иногда такие стали называют микролегированными.
Примесями называют химические элементы, перешедшие в состав стали в процессе ее производства как технологические добавки или как составляющие шихтовых материалов. Их содержание обычно ограничивается следующими пределами: Мn < 0,8 %, Si < 0,4 %, Сг < 0,3 %, Ni < 0,3 %, Сu < 0,3 %, Мо < 0,1 %, W < 0,2 %, Р < 0,025-0,04 %, S < 0,015-0,05 %. В литейных марках в качестве примесей может содержаться до 0,9 % Мn, до 0,5 % Si, до 0,06 % S и до 0,08 % Р.
Отнесение химических элементов к примесям или легирующим элементам зависит от их количества и роли в стали.
Углеродистые стали — это сплавы на основе железа, в химический состав которых кроме железа входят только примеси.
Легированные стали — это сплавы на основе железа, в химический состав которых специально введены легирующие элементы, обеспечивающие при определенных способах производства и обработки требуемую структуру и свойства. В легированных сталях содержание отдельных элементов больше, чем этих же элементов в виде примесей.
1.1.Классификация сталей
Стали обычно классифицируют по наиболее общим признакам.
По химическому составу стали и сплавы черных металлов условно подразделяют на углеродистые (без легирующих элементов), низколегированные, легированные, высоколегированные, сплавы на основе железа.
Углеродистые стали не содержат специально введенных легирующих элементов. В низколегированных сталях суммарное содержание легирующих элементов должно быть не более 2,5 % (кроме углерода), в легированных - от 2,5 до 10 %, в высоколегированных - более 10 % при содержании в них железа не менее 45 %. Сплавы на основе железа содержат железа менее 45%, но его количество больше, чем любого другого элемента.
В зависимости от количества легирующих элементов стали называют марганцовистыми, кремнистыми, хромистыми, никелевыми либо хромо-никелевыми, хромомарганцовистыми и т.д.
По назначению стали разделяют на конструкционные, инструментальные и стали с особыми физическими и химическими свойствами. Внутри классификации, существуют более узкие подразделения сталей как по назначению, так и по свойствам.
По структуре классификация в значительной степени условна.
В равновесном состоянии стали подразделяют на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.
После охлаждения на воздухе образцов небольшого сечения с температуры приблизительно 900 ºС стали подразделяют на перлитные, бейнитные, мартенситные, ледебуритные, ферритные и аустенитные.
По качеству стали подразделяют на стали обыкновенного качества; качественные, высококачественные и особо высококачественные. Главными признаками по качеству стали являются более жесткие требования по химическому составу и, прежде всего, по содержанию вредных примесей, таких как фосфор и сера. Содержание фосфора и серы в сталях разной категории качества следующее:
Категория обыкновенного качества относится только к углеродистым сталям, все остальные категории качества могут относиться к любым по степени легирования сталям.
Таблица 1
Классификация сталей по качеству
Категория качества |
Обыкновенная |
Качественная
|
Высококачественная
|
Особо высококачественная |
Р, %, не более |
0,040 |
0,035 |
0,025 |
0,015
|
S, %, не более |
0,050 |
0,035
|
0,025 |
0,015
|