Модификации железа α δ Fe решетка ОЦК α

Модификации железа α, δ –Fe –решетка ОЦК α – 200 С-9100 С δ -13920 С-15390 С γ-Fe – решетка гексагональная Существует 9100 С-14010 С

Кривая нагревания железа

Диаграмма железо- цементит Ликвидус- АСD Cолидус -АECF Эвтектическая реакция: Жс(4, 3) =АЕ(2)+ЦF(6, 67)ЛЕДЕБУРИТ Эвтектоидная реакция As(0, 8)==Фр(0, 02)+Цк(6, 67 перлит Магнитное превращение-MO α-Fe( ферромагнитно)---β-Fe парамагнитно

1539 A 1500 D Ликвидус- АСD ж Ж+γ 1300 γ 1100 Полиморфное G превращ. α γ 910 900 S α+γ 723 700 P 0, 8 α C E 1 П+Ц Ф+П 2, 0 4, 3 Изменеие Cолидус Эвтектическая реакция: Растворимости в АECF Жс(4, 3) =АЕ(2)+ЦF(6, 67) аустените ЛЕДЕБУРИТ γ+Fe 3 C K Эвтектоидная реакция As(0, 8)==Фр(0, 02)+Цк(6, 67 перлит 2 %С П+Л 3 4 : 6 Л+Ц П+Л Л П Стали 1147 F Α+Fe 3 C Q Ж+Fe 3 C( Чугуны 6, 67

Микроструктура конструкционной доэвтектоидной стали По мере роста углерода в стали растет количество перлита

Классификация сплавов железа Чугун Структура Доэвтектический 2, 14— 4, 3 Перит+ледебурит Эвтектический 4, 3 Ледебурит Заэвтектический Сталь Состав по углероду, % ; , 3 -6, 57 Цементи+ледебурит Чугун Сталь Состав по углероду Структура Доэвтектоидная 0. 01 -0. 8 Феррит+перлит (Ф+П) Эвтектоидная 0. 8 перлит (П) Заэвтектоидная 0. 8 -2. 14 Перлит+Цементит (П+Ц)

Перлито-цементитные структуры эвтектоидной и заэвтектоидной стали 1 3 1 - перлит; 2 - зернистый перлит; 3 - перлит + цементит. 2

Механические свойства стали Фазовый состав Механические свойства НВ, МПа σв, МПа σ0. 2, МПа δ, % ψ, % KCU, МДж/м 2 Феррит 800 -900 250 -300 120 -140 40 -50 80 2. 5 Аустенит 2000 -2500 500 -800 - 40 -50 - - Цементит 8000 - - 0. 5 - - Ледебурит 6000 - - - Перлит 1800 -2200 800 -900 18 - -

СТАЛИ Сталями называются сплавы на основе железа, в которых содержание углеро до 2, 14% Стали могут быть углеродистыми и легированными Углеродистые стали- Fe+ C+ технологические примеси. Полезными примесями являются Si, Mn, Al. Они попадают в сталь при раскислении. Раскисление это процесс понижения содержания газов в стали Основными вредными примесями в стали являются S, P. Они попадают в сталь из исходной шихты, используемой при производстве стали S-делает сталь красноломкой- хрупкой при температурах горячей деформации , P- делает сталь хладноломкой- хрупкой при комнатной и пониженных температурах Легированные стали- Fe+C+легирующие элементы + технологичекие примеси

Маркировка углеродистых сталей Стали обыкновенного Качества, ГОСТ 380 Качественные стали, ГОСТ 1050 Автоматные стали, ГОСТ 1414 Литейные стали Инструметальные стали Качественные Высококачественные

Маркировка конструкционной углеродистой стали ГОСТ 380 Стали обыкновенного качества S<0, 05; P<0, 04 кп- раскислены Mn пс –раскислены Si, Mn сп- раскислены Si, Mn, Al Ст1 кп, Ст2 кп, Ст3 кп. Ст1 пс Ст2 пс Ст3 пс …Ст4 пс Ст1 сп Ст2 сп Ст3 сп …. . - Ст6 сп Ст3 Гпс Ст3 Гсп ГОСТ 1050 Качественные углеродистые стали S<0, 045, P<0, 035 Сталь08, Сталь10, Сталь15, Сталь20, 58 (55 ПП) , сталь 60 10 кп, 11 кп, 15 кп, 20 кп, 08 пс, 10 пс, 15 пс, 20 пс. Регламентируются механические свойства: σв , σт, δ, ψ

Маркировка стали ГОСТ 1435 Инструментальные стали Качественные У 7, У 8, У 9, , , У 14 Высокачественные У 7 А, У 8 А, У 9 А…У 14 А S, 0, 025, P, 0, 025 ГОСТ 1414 Автоматные стали содержат повышенную концентрацию серы и фосфора и (или) дополнительному введению в них Pb(C), Ca(Ц), Se(Е) А 11, А 12, А 20, А 35 АС 30, АС 40 ГОСТ 997 и ГОСТ 2176 Литейные стали 25 Л, 30 Л, 35 Л… 45 Л

Маркировка сталей обыкновенного качества Россия 380 -94 Маркировка сталей за рубежом ЕС, евронормы Гермаеия, DIN 71100 Франция, NF Япония, S 15 CША, АSTM Ст3 кп Fe 370 -3 EU USt 37 -1 A 370 -lbis SS 370 A 131 -A 633 Ст4 кп Fe 420 -2 EU USt 42 -2 A 420 -3 SS 420 A 572/42 Цифры в марке обозначают предел прочности

Классификация сталей по назначению 1. Строительные стали -0. 1 -0. 3%C. Эти стали хорошо свариваются. 2. Машиностроительные стали 2. 1 -0. 1 -0. 3%C - цементуемые стали, у которых поверхность на требуемую глубину насыщается углеродом, при этом сохранятся вязкая сердцевина и твёрдая поверхность, хорошо работающая на износ и усталость. 2. 2 -0. 3 -0. 5%C - конструкционные улучшаемые стали, у которых оптимальное сочетание прочности и пластичности. 2. 3 -0. 5 -0. 7%C - пружинно-рессорные стали с высоким пределом упругости. 3. Инструментальные стали 3. 1 - 0. 5 -0. 65%C -стали для штампового инструмента. 3. 2 - 0. 8 -1. 4%C -стали для режущего инструмента. 4. Специальные стали 4. 1 -<0. 1%C -электротехнические магнитомягкие. 4. 2 -0. 8 -1. 1 %C- электротехнические магнитотвсрдые. 4. 3 - 1. 0 -1. 2%C-износостойкие. 4. 4 - <0. 1%C-коррозионностойкие и др.

ЧУГУНЫ

Виды чугунов Классификация чугунов ведется в зависимости от того , в какой форме в них присутствует углерод Чугуны могут быть Белыми Серыми Ковкими Модифицированными Белые Серые Чугуны В белых чугунах весть графит Находится в связанном состоянии в виде твердых растворов и карбидов Ковкие Модифицированные К серых, ковких и модифицированных чугуна– сталистая основа- феррит, Феррит+перлит, перлит и включения свободного графита

Белые чугуны В белых чугунах весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита и эвтектики -ледебурита Он обладает высокой твердостью и износостойкостью, но низкой пластичностью поэтому используется в основном для деталей работающих на изнашивание 1 Белый доэвтектический Чугун Х 450 Перлит+ледебурит 2 3 Белые эвтектический Белый заэвтектический чугун Х 450 Чугун Х 450 Ледебурит Цементит + ледебурит

Форма графита в чугунах Серые чугуны СЧ ГОСТ 1412 Пластинчатый Высокопрочн Чугуны с вермикулярным Ковкие чугуныые графитом ЧВГ ГОСТ 28384 Чугуны ГОСТ 1215 7293 Мелкопластинчатый (вермикулярный) Хлопьевидный Сферический Графит в этих чугунах на сталистой основе. Ферритной Ферритно- перлитной Перлитной

Структура серых чугунов 1 Серый чугун на ферритной основе+ графит в виде изогнутых пласти Х 200 2 Серый чугунна перлитной основе+ графит Х 450 3 Серый чугун на феррито-перлитной основе +графит Х 200

Графит серого чугуна. Х 750

Ковкие чугуны получаются в процессе отжига белых чугунов При отжиге цементит разлагается с образованием свободного графита Ферритный чугун Перлитный чугун Схема отжига белого чугуна !- на ферритный чугун 2 -перлитный чугун

Высокопрочный чугун Для получения высокопрочного чугуна в расплав вводятся модификато которые не изменяя состава меняют форму графита Модификаторы для чугуна – Mg -0, 02 -0, 08% В связи с повышенной прочностью эти чугуны используются для изготовле ния таких деталей как – корпус паровой турбины, коленчатые валы Эти детали работают в условиях высоких циклических нагрузок и изнашивани

Ковкие 1 и высокопрочные чугуны 2 Ковкий ферритный чугун Ковкий перлитный чугун 3 - высокопрочный чугун модифицированный магнием- перлит и сферический графит окруженный ферритом 3

Графит ковкого чугуна Х 1000

Графит высокопрочного магниевого чугуна Графит в разных стадиях развития Х 600

Маркировка чугунов Чугуны не маркируются по химическому составу. Они маркируются по механическим свойствам

Марки чугуна Свойства Марка Колво марок Состояние и графита форма Л 1 -Л 6 6 Связанное( чугуны) белые СЧ 10 -СЧ 35 6 ВЧ 35 -ВЧ 100 8 КЧ 30 -6 -КЧ 80 -1. 5 11 σв, МПа δ, % НВ - - - свободное, пластины ( серый чугун) 100 -350* - 19002750 свободное шаровидное Высокопрочный чугун) 350/220 1000/ 700 222 14003600 свободное, хлопьевидное ( ковкий чугун) 30008000 61. 5 10003200 СЧ , ВЧ–цифры σв в кгс/мм 2 КЧ- первая цифра σв в кгс/мм 2, вторая -δ%

Легированные стали Все легирующие элементы в стали могут быть: - α-стабилизаторами-делают стабильным феррит до температуры плавления. -γ – стабилизаторами- делают стабильным аустенит до комнатной температуры -- карбидообразующими- имеют большее сродство к углероду и образуют - специальные карбиды - графитизизующими- способствуют разложению карбидов и образования - снижению углерода в стали

Элементы α-стабилизаторы ж Феррит стабилен в этих сталях до температуры плавления Элементы α- cтабилизаторы Cr, Mo, W, Ti

Элементы γ-стабилизаторы ж Аустенит стабилен до комнатной температуры Элементы γ –стабилизаторы Ni, Mn, Cu

Карбидообразующие и графитизирующие элементы Kарбидообразующие элементы имеют большее сродство к углероду и образуют карбиды. Сильными карбидообразующими элементами являются W, Ti, Ta, Mo Графитизирующие элементы способствуют распаду карбидов и обезуглероживанию стали этими элементами являются Si, Ni

Маркировка легированных сталей Маркировка осуществляется по химическому составу –буквенно-цифровой системой Цифры в начале марки – две цифры- концентрация углерода в сотых долях % одна цифра-концентрация углерода в десатых долях % цифр нет- концентрация углерода около 1% , но <1, 5% Цифры после обозначения легирующих элементов-их концентрацию в целых % Если цифр нет, то концентрация легирующего элемента Около одного % , но <1, 5% Буквы обозначают легирующие элементы, чаще буква совпадает с названием элемента: Н-Ni, М-Mo, Х-Cr , С-Si, Г-Mn Буква А в конце марки обозначает высокачественную сталь

Классификация легированных сталей по назначению Конструкционные стали. Цементуемые 20 Х, 18 ХГТ, 25 ХГМ 20 ХН, 20 ХН 3 А, 20 Х 2 Н 4 МА Азотируемые 38 Х 2 МЮА Улучшаемые 30 Х, 30 ХГСА, 35 ХГСА 40 Х, 40 ХНМА Пружинно-рессорные стали 55 С 2, 65 Г Инструментальные стали Для штампового инструмента для горячего деформирования 5 ХНМ, 5 ХНВ, 5 Х 3 В 3 МФС для холодного деформирования Х 12, Х 6 Ф 4 М Для режущего инструмента Р 18, , Р 12, Р 9 Р 6 М 5, Р 12 Ф 3 Для измерительного инструмента Х, 9 ХС

Россия, ГОСТ 4543 -71 Маркировка сталей за рубежом США, ASTM/AISI A 304 -8371 -15 Германия, DIN 17210 Франция, NFA 35 -552 Япония, JIS G 4051 -4106 15 Х 5115 15 Cr 3 - SCr 15 20 Х 5120 20 Cr 4 118 C 2 SCr 20 12 ХН 3 М - 14 Ni. Cr 10 14 NC 11 SNC 815 20 ХН 2 М 4320 - 20 NCD 2 SNCM 220 20 ХГНМ 8620 21 Ni. Cr. Mo 2 30 Х 5130 28 Cr 4 32 C 4 SCr 430 35 Х 5135 34 Cr 4 38 C 4 SCr 435 Цементуемые стали Улучшаемые стали