Сиб. ГТУ ЛЕКЦИЯ № 2 ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ: ФАЗОВОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ План лекции 1. Железоуглеродистые сплавы 2. Диаграмма состояния « Железо. Цементит» (Fe-Fe 3 C) 3. Процессы кристаллизации структура железоуглеродистых сплавов 4. Влияние примесей на свойства железоуглеродистых сплавов Автор: к. п. н. , доц. Гиннэ С. В.
Сиб. ГТУ 1 Железоуглеродистые сплавы По химическому составу 1. 1 СТАЛЬ – сплав железа с углеродом, с Углеродистая содержанием углерода менее 2, 14% – сталь, основными компонентами которой являются железо и углерод, все остальные химические элементы, входящие в состав стали, являются примесями (находятся в составе стали в малом количестве, не оказывают существенного влияния на структуру и свойства стали); – фазовое и структурное состояние описывается д. с. «Fe – Fe 3 C» . Легированная – сталь, основными компонентами которой, помимо железа и углерода, являются один или более легирующих компонента, специально вводимых в состав стали с целью получения требуемого комплекса свойств за счет изменения ее структуры; – фазовое и структурное состояние описывается д. ф. р. «Fe – Легирующий компонент» .
Сиб. ГТУ 1 Железоуглеродистые сплавы По состоянию углерода в структуре чугуна 1. 2 ЧУГУН – сплав железа с углеродом, с содержанием углерода от 2, 14% до 6, 67% Белый (передельный) – углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита (Fe 3 C); – фазовое и структурное состояние описывается д. с. «Fe – Fe 3 C» . Графитизированный – углерод находится в свободном состоянии в виде графита; – фазовое и структурное состояние описывается д. ф. р. «Fe – Графит» .
Сиб. ГТУ 2 Диаграмма состояния «Железо – Цементит» (Fe – Fe 3 C) 2. 1 Изображение и краткая характеристика
Сиб. ГТУ 2. 1 Диаграмма состояния «Железо – Цементит» 3 устен E Ф+ЦIII 4// М А+Ф О 768 727 Ф P П+Ф 0, 006 0, 02 Термическая кривая охлаждения заэвтектоидной стали 2/– 2// C (А+Ц) А + ЦII S 4/– 4// 0, 8 3/– 3// П + ЦII +Л (П+Ц) 2, 14 доэвтект-ая заэвт-ая эвтектоидная Углеродистая сталь D 1252 Ж + ЦI ит А + ЦII + Л G Q Время, τ 2 1 Ж+А 3 911 4/ Аустенит Перлит Температура, 0 С 2 1147 Жидкий расплав 1 Л + ЦI (А+Ц) Л + ЦI F Температура, 0 С A Цементит 1539 1 t, 0 C Эвтектика (ледебурит) t, 0 C 1 2/ 2// 3/ K 3// (П+Ц) 4, 3 6, 67 C, % доэвтектический заэвтектический Белый чугун Время, τ Термическая кривая охлаждения доэвтектического чугуна
2 Линии д. с. «Fe – Fe 3 C» Сиб. ГТУ Буквенное обозначение Название линии Структурное превращение ACD ликвидус, линия начала первичной кристаллизации начинается процесс первичной кристаллизации (в жидкой фазе сплава начинают образовываться кристаллы твердой фазы) AECF солидус, линия окончания первичной кристаллизации заканчивается процесс первичной кристаллизации (вся жидкая фаза сплава преобразовывается в кристаллы твердой фазы) GSECF линия начала вторич-ной кристаллизации: GS – в сталях ECF – в чугунах начинается процесс вторичной кристаллизации (на границах зерен ранее образовавшихся твердых фаз начинают зарождаться зерна других твердых фаз) GPSK линия окончания вторичной кристаллизации заканчивается процесс вторичной кристаллизации (все зерна первичных твердых фаз полностью превращаются в зерна вторичных твердых фаз) PSK линия эвтектоидных (перлитных) превращений образуется эвтектоид – Перлит (Аустенит с содержанием 0, 8% C при постоянной температуре 727 о. C распадается на высокодисперсную физико-химическую смесь кристаллов Феррита и Цементита) ECF линия эвтектических (ледебуритных) превращений образуется эвтектика – Ледебурит (жидкая фаза сплава с содержанием 4, 3% C при постоянной температуре 1147 о. C распадается на высокодисперсную физико-химическую смесь кристаллов Аустенита и Цементита) MO линия магнитных превращений меняются магнитные свойства феррита: выше линии – немагнитный (парамагнетик), ниже линии – магнитный (ферромагнетик); линии МО соответствует температура Кюри
Сиб. ГТУ 3 Процессы кристаллизации и структура железоуглеродистых сплавов 3. 1 Процессы кристаллизации и структура углеродистой стали
Сиб. ГТУ 3. 1. 1 Процесс кристаллизации доэвтектоидной стали т. 1 – Ж Ж+ кр. Аус т ен т. 2 – ита Аустени т. 3 – т Аусте нит+Ф ерри т. 4/ ÷ 4// – т Перлит + Феррит
Сиб. ГТУ 3. 1. 1 Процесс кристаллизации заэвтектоидной стали т. 1 – Ж Ж+ кр. Ауст ени т. 2 – та Ау ст т. 3 – ен ит Ауст ени т+Це мен т. 4/ – 4//– тит втор Перлит + Цементитвтор
Сиб. ГТУ 4 Влияние примесей на свойства железоуглеродистых сплавов Помимо железа и углерода в состав железоуглеродистых сплавов входят Mn, Si, P, S, N, H, O и другие примеси, которые оказывают полезное или вредное влияние на свойства сплавов.
Сиб. ГТУ 4. 1 Полезные примеси железоуглеродистых сплавов 4. 1. 1 Марганец(Mn) 1) Содержание в сталях колеблется в пределах от 0, 25 до 0, 8%. 2) Влияние: ü уменьшает вредное влияние серы, образуя Mn. S; ü упрочняет феррит, растворяясь в нём, частично образует карбид Mn 3 C, не отличимый под микроскопом от цементита; ü увеличивает прокаливаемость (возможную
Сиб. ГТУ 4. 1 Полезные примеси железоуглеродистых сплавов 4. 1. 2 Кремний(Si) 1) Содержание в сталях колеблется в пределах от допустимой примеси 0, 05% до (0, 30 ÷ 0, 37)%. 2) Влияние: ü растворяясь в феррите, упрочняет его, ü повышает упругие свойства стали.
Сиб. ГТУ 4. 2 Вредные примеси железоуглеродистых сплавов 4. 2. 1 Сера (S) 1) Содержание регламентируется стандартами: по ГОСТ 380– 94 (кроме Ст0) должна быть 2) Влияние: ü снижает пластичность, не более 0, 05%. ü снижает вязкость, ü приводит к красноломкости стали прокатке и ковке (делает сталь хрупкой в горячем состоянии).
Сиб. ГТУ 4. 2 Вредные примеси железоуглеродистых сплавов 4. 2. 2 Фосфор(Р) 1) Содержание регламентируется стандартами: по ГОСТ 380– 94 (кроме Ст0) должна быть 2) Влияние: не более 0, 04%. ü растворяясь в феррите, делает его хрупким при низких хладноломкость), температурах (повышает ü растворяясь в железе, уменьшает его пластичность.
Сиб. ГТУ 4. 2 Вредные примеси железоуглеродистых сплавов 4. 2. 3 Кислород азот водород , , находятся в виде: 2) Влияние: • твёрдого раствора в феррите, • нитридов и оксидов, • свободном состоянии в порах и пузырьках. ü кислород и азот снижают вязкость и пластичность стали, ü водород приводит к образованию внутренних трещин – флокенов.
Скачать презентацию Сиб ГТУ ЛЕКЦИЯ 2 ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ ФАЗОВОЕ
Презентация Lection 3.ppt