Вопрос 34 Свойства железа и фаз в сплаве железо-углерод.
Fe-C Tпл=1539С
Ниже 911С – Feα-ОЦК
Fe-гама-ГЦК
768С-точка Кюри.
Ферромагнитные свойства. Потеря магнитных
свойств. Плотность железа 7680
.
Придел прочности 200-250 Мпа. Относительное
удлинение 50-60%. Твердость 70-80 НВ. Эти
данные относятся к технически чистому
железу около 0,1% примесей. Железо углерод
существует в след фазах
-жидкий сплав
-твердые растворы
а) феррит
б) аустенит
Хим. соединение цементит :FeC и свободный углерод в виде углерода. Кроме этого к структурным составляющим относятся перлит и ледебурит – мех. смеси.
Феррит твердый раствор внедрения углерода в α железо. Растворимость углерода мала т.к. объёмно центрированная кристаллическая решетка. Низкотемпературный α-феррит содержит до 0,02% углерода высокотемпературный феррит до 0,1% углерода. Феррит высокопластичен, хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии.
Аустенит твердый раствор внедрения углерода в гама железе содержит до 2,14% углерода. Также высокопластичен но более твердый чем феррит 200-160 НВ. Цементит является хим. соединением Fe и С С-6,67. До 210С цементит магнитен при 230С разлагается на графит и аустенит. Перлит – мех. смесь феррита и цементита содержит 0,13% углерода. Образуется при перикристаллизации в расплаве аустенита при температуре 723. Высокая прочность 800 Мпа твердость 200 НВ в целом повышает мех. свойства сплавов. Структура- чередующиеся пластины феррита и цементита обозначаются буквой П.
Ледебурит образ. при кристаллизации сплава ТВ. феррит 4,3% при t=1147. При t<727C Аустенит в Ледебурите превращается в перлит и после остывания Ледебурит представляет собой смесь перлита и цементита тв. 700 НВ Ледебурит имеет пластинчатое строение. 4,3%-эвтектика чугуна. Эвтектика-это высокодисперсная мех. смесь нескольких твердых фаз одновременно кристаллизующихся из расплава при постоянной t.
Вопрос 35 Зависимость свойств сталей от содержания в ней углерода и постоянных примесей.
Наиболее отчетливо влияние углерода проявляется в изменении мех. свойств сталей. Структура сталей после медленного охлаждения состоит из перлита и цементита. Содержание цементита прямопропорционально содержанию углерода. Поскольку перлит пластичен, а цементит твердый и хрупкий то прочность и твердость сталей возрастает с повышением содержания углерода, а ударная вязкость, характкристики пластичности снижаются. Постоянными примесями сталей являются марганец, кремний, фосфор, сера. Газ: кислород. Для раскисления стали вводят марганец также он связывает вредные примеси. Марганец заметно повышает твердость. Также он устраняет хрупкость при высоких температурах. Кремний – Также вводят в сталь в качестве раскислителя Feo+Si=Fe+SiO. Фосфор увеличивает хладноломкость.
Азот кислород присутствуют в сталях в виде хрупких оксидов и нитридов, а также в свободном виде FeO; Fe4N располагаясь в дефектах раковинах и трещинах. Эти элементы увеличивают хладноломкость стали и снижают предел выносливости. Н- водород находится в твердом растворе и сильно увеличивает хрупкость стали с повышением содержания образуются трещины как следствие внутренних разрывов металлов. Для предотвращения трещин сталь после горячего деформирования медленно охлаждают или длительно выдерживают при t=250.Содержание примесей в сильной степени зависит от способа получения и раскисления стали. Содержание газа можно уменьшить при выплавке или разливке стали в вакууме.