Rich--house.ru

Строительный журнал Rich—house.ru
8 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

Зависимость механических свойств железоуглеродистых

Сплавов от содержания углерода

Из диаграммы железо-цементит следует, что структуры практически всех сплавов (>0,01 % С) при нормальных температурах формируются из двух фаз -феррита и цементита. Очевидно, что с увеличением содержания углерода в структуре возрастает количество твердого и хрупкого цементита и уменьшается количество мягкого, пластичного феррита. Твердые частицы цементита повышают сопротивление сплава пластической деформации. Соответственно растут твердость (НВ) и прочность (sв) сплавов, падают их пластичность (d, y) и ударная вязкость (KCU) — рис. 4.2.

Рис. 4.2. Зависимость механических свойств углеродистых сталей в равновесном состоянии от содержания углерода

Такой характер зависимости механических свойств от содержания углерода является основой классификации сталей по назначению[33]. Стали с большим содержанием углерода (³0,7 %С) имеют высокую твердость и относятся к группе инструментальных (марки У7, У8, У10, . У13, ГОСТ 1435-90). Низко- и среднеуглеродистые стали обладают оптимальным сочетанием прочности, пластичности, ударной вязкости и по назначению являются конструкционными. Они подразделяются на стали обыкновенного качества общего назначения (Ст0, Ст1, Ст2, . Ст6, ГОСТ 380-94) икачественные конструкционные стали (08, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, . 85[34] ГОСТ 1050-88).

III. Порядок выполнения работы

1. Нарисовать диаграмму железо-цементит, установить с ее помощью структуру сплавов с различным содержанием углерода.

2. Используя микроскоп, изучить структуры сплавов с различным содержанием углерода, зарисовать их. Отметить основные структурные составляющие технического железа, углеродистых сталей и белых чугунов. Проверить правильность зарисовки микроструктур с помощью электрифицированного стенда “Диаграмма железо-цементит”.

3. При изучении структуры доэвтектоидной стали определить содержание в ней углерода по соотношению площадей, занимаемых перлитом и ферритом. Установить примерную марку изучаемой стали.

4. Измерить твердость (НRB) отожженных образцов сталей с различным содержанием углерода, с помощью Microsoft Excel построить соответствующую зависимость.

5. Нарисовать график зависимости механических свойств сталей в равновесном состоянии от содержания углерода (рис. 4.2). Дать объяснение этих зависимостей.

IV. Содержание отчета

1. Рисунок диаграммы состояния железо-цементит с указанием фаз в различных областях диаграммы, а также (см. рис. 4.1) — микроструктур сплавов с различным содержанием углерода.

2. Схематическое изображение микроструктур сплавов с различным содержанием углерода (7 рисунков). Против каждого рисунка указать название сплава, структурные составляющие и примерное содержание углерода.

3. Результаты определения содержания углерода в доэвтектоидной стали (по структуре) и ее примерной марки.

4. Результаты определения твердости сталей с различным содержанием углерода (таблица и график).

5. График зависимости механических свойств сталей от содержания углерода (рис. 4.2) и объяснение этих зависимостей.

Литература: [1], c. 118. 129, 131. 132, 256. 258, или [2], c. 99. 109, 237. 250, или [3], c. 194. 202, 204. 210, или [4], c. 144. 163, 174. 177.

Работа 5

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СЕРЫХ ЧУГУНОВ

I. Цель работы

Изучение структуры и свойств различных типов серых чугунов.

II. Теоретическое обоснование

Чугуны — железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 %С. В работе 4 изучалась структура белых чугунов. Их название и механические свойства обусловлены наличием большого количества цементита в структуре. По правилу отрезков в эвтектическом белом чугуне (структура — ледебурит) содержится % ≈ 64 % цементита. Цементит придает светлый оттенок излому (отсюда название) этих чугунов, делает их очень твердыми и хрупкими, не способными противостоять растягивающим, изгибающим и особенно ударным нагрузкам[35]. Поэтому их применение очень ограничено.

Широкое распространение в машиностроении имеют чугуны, в которых углерод находится преимущественно не в химически связанном состоянии (в виде цементита), а в свободном — в виде включений графита различной формы. Такие чугуны в отличие от белых называются серыми (по темному оттенку излома).

Механические свойства серых чугунов зависят от структуры металлической основы (матрицы), формы, размеров и количества графитных включений.

Структура металлической основы серых чугунов может быть трех типов: феррит, феррит+перлит, перлит. Понятно, что при прочих равных условиях чугун с перлитной основой более прочен и менее пластичен по сравнению с чугуном на ферритной основе (см. зависимость структуры и свойств железоуглеродистых сплавов от содержания углерода, работа 4).

Структурные особенности графитных включений (прежде всего их форма) зависят от способа получения чугунов и в значительной степени определяют их механические свойства. В связи с этим различают собственно серые (СЧ), высокопрочные (ВЧ) и ковкие (КЧ) чугуны.

Дляполучения серых чугунов должны быть созданы условия, при которых в процессе кристаллизации образовывались бы кристаллы графита, а не цементита (т.е. не получался бы белый чугун). Образованию графита (графитизации) способствуют два фактора: замедленное охлаждение и повышенное содержание графитообразующих элементов (С+Si) — рис. 5.1[36].

Видно, что при низких скоростях охлаждения и определенном содержании (С+Si)[37] процесс графитизации завершается полностью — весь углерод в чугуне находится в кристаллах графита (за исключением »0,01 %С, содержащегося в феррите).

Графит в серых чугунах имеет форму крупных заостренных пластин. Концы таких пластин являются концентраторами напряжений, очагами зарождения трещин в металлической матрице при нагружении. Особенно опасно, когда пластины графита настолько длинны, что образуют сплошную сетку. В связи с этим серые чугуны имеют низкий предел прочности и практически нулевую пластичность. Некоторое улучшение механических свойств может быть достигнуто путем модифицирования — введения в расплав порошкообразных примесей (модификаторов) ферросилиция или силикокальция. В результате пластинки графита измельчаются — повышается прочность, однако пластичность остается низкой (d»0,2. 0,5 %). Поэтому серые чугуны применяются для литых изделий, работающих в основном на сжатие, либо при относительно небольших нагрузках (станины станков, блоки цилиндров, картеры двигателей, тормозные барабаны и т.п.).

Значительного улучшения механических свойств можно добиться, применяя модифицирование магнием или церием. В этом случае включения графита принимают шаровидную форму. Округлые включения в гораздо меньшей степени создают опасную концентрацию напряжений, поэтому существенно повышается прочность и пластичность чугуна. Чугуны с изолированными шаровидными включениями графита называют высокопрочными. Высокопрочные чугуны используют для ответственных отливок в авто- и тракторостроении (коленчатые валы, поршни), тяжелом машиностроении (валки прокатных станов, детали кузнечно-прессового оборудования), химической промышленности (корпуса насосов, вентили).

Получение изделий из ковкого чугуна принципиально отличается от технологии производства отливок из серых и высокопрочных чугунов. Сначала изготавливают отливку из белого чугуна, при этом используются его высокие литейные свойства, позволяющие получать плотные отливки сложной формы. Затем эти отливки подвергают длительному “графитизирующему” отжигу по схеме, приведенной на рис. 5.2.

В основе этого метода лежит неустойчивость (метастабильность) цементита.

Длительная выдержка белого чугуна при t=950. 1000 °С вызывает распад цементита на смесь аустенита и графита хлопьевидной формы. Ускоренное охлаждение от этих температур (режим 1 на рис. 5.2) приводит к превращению аустенита в перлит (ниже линии эвтектоидного превращения PSK), т.е. к получению ковкого чугуна на перлитной основе. Если же охлаждение прервать и длительное время выдержать отливку при t»720 °С (несколько ниже PSK), то распадается также цементит, входящий в перлит, на смесь феррита и графита. Так получают ковкий чугун на феррито-перлитной (2, рис. 5.2) или ферритной (3, рис. 5.2) основе.

Свойства ковких чугунов близки к свойствам высокопрочных чугунов. Из них изготавливают ответственные литые детали, работающие при динамических нагрузках (втулки, муфты, тормозные колодки, ступицы и т.п.).


Принцип маркировки чугунов понятен из табл. 5.1.

Приведенные выше данные позволяют сделать следующие выводы:

1. Уровень механических свойств всех типов серых чугунов определяется двумя основными структурными факторами — формой (а также размерами и количеством) графитных включений и структурой металлической основы.

2. По сути, серые чугуны представляют собой углеродистые доэвтектоидные (Ф+П), эвтектоидные (П) стали или техническое железо (Ф) с включениями графита. Графит уменьшает прочность и пластичность металлической основы. Поэтому серые чугуны имеют более низкий комплекс механических свойств по сравнению с углеродистыми сталями. Однако от сталей они отличаются более высокими литейными свойствами, низкой стоимостью, нечувствительностью к надрезам и другим дефектам поверхности, антифрикционными (см. работу 11) и некоторыми другими полезными свойствами.

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; Нарушение авторского права страницы

Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

Структура углеродистой стали после охлаждения состоит из двух фаз – феррита и цементита. Количество цементита в структуре стали, например в сплаве 5 (рис 3), определяется соотношением

Из этого соотношения видно, что с увеличением содержания углерода в стали будет возрастать количество цементита в структуре стали.

1. Что изучается с помощью микроанализа?

2. Как определяется увеличение микроскопа МИМ-7.

3. Перечислить основные операции при подготовке микрошлифа.

4. Для чего используются протравленные и непротравленные шлифы?

5. Что понимается под равновесным состоянием сплава?

6. Перечислить и дать характеристику твердых растворов системы железо-углерод.

7. Дать характеристику эвтектоидной и эвтектической смесей в системе железо-углерод.

8. Что такое перлит и ледебурит? При каких условиях они образуются?

9. Какие фазы наблюдаются при температуре, соответствующей линиям РSК, ЕСF, PQ, ЕS ?

10. Сколько углерода содержит каждая из фаз, присутствующая при температуре 723°С (линии РSК) и 1130°С (линия ЕСF) ?

11. Применить правило отрезков в двухфазных областях диаграммы железо-углерод и построить кривую охлаждения для одного сплава.

12. Применить правило фаз Гиббса в критических точках диаграммы железо-углерод.

13. Зарисовать структуру стали 40, У10, У8 и технически чистого железа.

14. Как определить марку доэвтектоидной стали по структуре ?

5.1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЧУГУНОВ

Чугуны – сплавы железа с углеродом и с другими элементами с содержанием углерода более 2%.

Рис.5.1 Часть диаграммы железо-углерод, отображающая структуры чугунов.

Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

С изменением содержания углерода изменяется структура стали. Сталь, содержащая 0,8 % С, состоит из одного перлита; в стали, содержащей больше 0,8 % С, кроме перлита, имеется вторичный цементит; если содержание углерода меньше 0,8 %, то структура стали состоит из феррита и перлита.

Как влияют на свойства стали изменения содержания углерода и соответственно структуры?

Рис. 147. Влияние углерода на механические свойства стали

Рис. 148. Влияние углерода на хладноломкость железа

Увеличение содержания углерода в стали приводит к повышению прочности и понижению пластичности (рис. 147). Приводимые механические свойства относятся к горячекатаным изделиям без термической обработки, т. е. при структуре перлит + феррит (или перлит + цементит). Цифры являются средними и могут колебаться в пределах 10 % в зависимости от содержания примесей, условий охлаждения после прокатки и т. д. Если сталь применяют в виде отливок, то более грубая литая структура обладает худшими свойствами, чем это следует из рис. 147 (понижаются главным образом показатели пластичности). Существенно влияние углерода на вязкие свойства. Как видно из рис. 148, увеличение содержания углерода

Рис. 149. Влияние углерода на некоторые физические свойства стали

повышает порог хладноломкости и уменьшает ударную вязкость в вязкой области (т. е. при температурах выше порога хладноломкости). На рис. 149 показано влияние углерода на некоторые физические свойства стали.

Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

Углеродистой называют нелегированную сталь, содержащую 0,04…2% углерода. Кроме того, в состав такой стали входят постоянные примеси, неизбежно присутствующие в ней в связи с условиями производства: до 1% марганца, до 0,4 кремния, до 0,07 серы, до 0,09% фосфора.

Читать еще:  Межкомнатный замок Mediana Polaris AGB B06102.50.23 Матовая латунь

Рис. 10. Схемы микроструктур стали в равновесном состоянии:
а — ферритной, б — ферритно-цементитной, в — ферритноперлит-ной, г — перлитной, д — перлитно-цементитной; 1 — феррит, 2 — цементит, 3— перлит

Структура и свойства углеродистой стали зависят от содержания углерода и скорости охлаждения. Медленно охлажденные стали характеризуются равновесными структурами, не изменяющимися при последующем нагреве вплоть до температуры 728 °С. Быстрое охлаждение приводит к образованию неравновесных структур, которые при последующем нагреве стремятся перейти в равновесные. Среди структурных составляющих медленно охлажденной стали выделяют феррит, цементит и перлит (рис. 10).

Феррит – твердый раствор углерода (до 0,02% ) в железе. По свойствам близок к чистому железу. Твердость феррита НВ60…80, предел прочности при растяжении 250 МПа. Феррит мягок и пластичен.

Цементит — карбид железа Fe3C — химическое соединение, содержащее 6,67% углерода. Характеризуется высокой твердостью (НВ700…800) и хрупкостью.

Перлит — механическая смесь феррита и цементита. Вследствие упрочняющего влияния цементита перлит обладает более высокой прочностью и твердостью, чем феррит, но менее пластичен.

По мере возрастания количества углерода изменяются соотношения между отдельными структурными составляющими. Это сказывается на свойствах стали. При содержании углерода до 0,006% структура стали образована чистым ферритом (рис. 10,а). Прочность такой стали сравнительно невелика, зато она обладает высокой пластичностью и ударной вязкостью. Если количество углерода увеличить до 0,025%, появится новая структурная составляющая — цементит, который локализуется по границам зерен феррита (рис. 10,6). Хрупкая цементитная сетка снижает ударную вязкость стали. Структура стали с содержанием углерода более 0,025% представлена ферритом и перлитом, причем доля перлита тем больше, чем выше концентрация углерода (рис. 10,в). С повышением содержания перлита возрастают прочность и твердость стали, а относительное удлинение и ударная вязкость уменьшаются.

Структура стали, содержащей ровно 0,8% углерода, представлена только перлитом (рис. 10,г). Если концентрация углерода превышает 0,8%, в структуре появляется цементит, располагающийся по границам зерен пердита (рис. 10, д). При содержании углерода около 1% хрупкий цементит образует сетчатую структуру. Это снижает прочность стали и делает ее хрупкой.

Влияние состава и структуры на некоторые механические свойства стали графически изображено на рис. 11. С повышением концентрации углерода твердость стали закономерно возрастает, относительное удлинение уменьшается; прочность же возрастает до некоторого предела (0,8… 1%), а затем падает.

Значительное влияние на свойства стали оказывают примеси. Кремний и марганец увеличивают проч-стали относительно небольшое. Фосфор и сера — вредные примеси в стали при любой их концентрации. Сера снижает механические свойства и вызывает красноломкость стали. Фосфор значительно увеличивает хрупкость стали,особенно при отрицательной температуре (т. е. вызывает хладноломкость). Полное удаление из стали фосфора и серы сопряжено с большими затратами топлива и энергии, поэтому на практике ограничивают их содержание до безопасных пределов.

Углеродистые стали классифицируют по способу производства и назначению.

По способу производства различают мартеновскую, кислородно-конвертерную, бессемеровскую и электросталь.

По назначению углеродистые стали разделяют на конструкционные и инструментальные.

Конструкционные стали содержат углерода не более 0,65% . Их применяют для изготовления арматуры железобетонных конструкций. Используемые в строительстве конструкционные углеродистые стали подразделяют на стали обыкновенного качества, качественные и специальные.

Рис. 11. Графики зависимости механических свойств стали от содержания углерода:

Сталь углеродистая обыкновенного качества (ГОСТ 380—71*) подразделяют на группы А, Б, В, учитывающие условия поставки. Сталь группы А поставляют потребителям по механическим свойствам: пределам прочности и текучести, относительному удлинению, способности к изгибу в холодном состоянии. В стали группы Б нормируют химический состав, а группы В — одновременно химический состав и механические свойства.

Каждая группа включает несколько марок стали— от Ст0 до Ст6. С увеличением номера возрастает прочность стали и уменьшается ее пластичность. Сталь марок от Ст1 до Ст4 выпускают кипящей, полуспокойной, спокойной, марок Ст5 и Стб — полуспокойной и спокойной. Указание о степени раскисления стали делают в виде индекса: кп — кипящая; пс — полуспокойная; сп — спокойная. Стали марок Ст3Гпс, Ст3Гсп и Ст5Гпс содержат повышенное количество марганца, на что указывает буква Г.

Сталь группы Б изготовляют тех же марок, что и сталь группы А, но в начале обозначения марки вводят букву Б, например сталь БСт1кп. Для сталей группы А букву впереди марки не ставят.

К сталям группы В предъявляют дополнительные требования по ударной вязкости при нормальной и пониженной температурах.

В обозначении марок сталей всех групп вводят также цифры от 1 до 6, характеризующие категорию стали. Категория определяется совокупностью механических свойств стали либо особенностями ее химического состава. Цифру 1 в сталях первой категории не указывают.

Примеры обозначения марок стали: Ст3кп — группа А, сталь 3, кипящая, категория 1; БСт2пс2 — группа Б, сталь 2, полуспокойная, категория 2; ВСт2спЗ — группа В, сталь 2, спокойная, категория 3.

В строительстве используют стали всех групп. Наиболее пластичные стали Ст1 и Ст2 применяют в конструкциях резервуаров, трубопроводах. Из стали СтЗ, Ст4 и Ст5 изготовляют строительные конструкции, а также арматуру для железобетона. В большом количестве углеродистая сталь обыкновенного качества расходуется на изготовление листового, круглого, уголкового, швеллерного, двутаврового проката.

Сталь качественная конструкционная (ГОСТ 1050—74**) содержит по сравнению со сталью обыкновенного качества меньше серы и фосфора (до 0,04% каждого). Сталь весьма однородна по составу. Благодаря этим особенностям она характеризуется более высокими механическими свойствами.

В обозначении марок стали ставят двузначные цифры, показывающие среднее содержание углерода в сотых долях процента. Например, марка 45 означает, что сталь содержит 0,42…0,50% углерода. Качественные стали выпускают марок от 05 до 85. Сталь марок 20…45 используют для анкерных колодок и клиньев при натяжении арматуры.

Кроме того, выпускают углеродистые качественные стали с повышенным содержанием марганца — 15Г, 20Г…70Г, где буква Г означает, что в их состав входит 0,7…1,2% марганца.

Специальные стали характеризуются однородной мелкозернистой структурой. В изделиях не должно быть внешних дефектов — раковин, трещин, пор. Из стали изготовляют, в частности, металлические конструкции мостов.

Инструментальные качественные углеродистые стали содержат 0,65…1,35% углерода. Эти стали маркируют так: буква У и цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента. Выпускают их марок У7, У8…У13. Содержание марганца в этих сталях не более 0,4, кремния — 0,35, серы — 0,03 и фосфора — 0,035%. Кроме того, выпускают высококачественные стали, содержащие еще меньше серы и фосфора. В обозначениях марок высококачественных сталей в отличие от качественных добавляют букву А, например сталь У7А, У8А.

Как влияет содержание углерода на свойства сталей

Содержание углерода и легирующих элементов определяет свойства углеродистых сталей. Состав сплава содержит железо, углерод, магний, кремний, марганец, серу и фосфор. Количество одного компонента по отношению к общей массе определяет вязкость, пластичность, прочность и твердость металла. Углеродистые стали классифицируют по химическому составу, способу изготовления, назначению и степени раскисления. Металлопрокат производят из разных марок стали. Компания «Стальмет» продает металлопродукцию из углеродистых сталей, соответствующих ГОСТу 380-2005 и 1050-2005.

Состав стали с углеродом

Технология производства не полностью удаляет примеси из стали. Они занимают малую процентную долю, но присутствуют во всех углеродистых сталях. Содержание углерода разделяет сталь на углеродистую и легированную. Углерод добавляют намеренно, чтобы изменить технические характеристики и механические свойства сталей. Наличие примесей зависит от выбранной плавки сталей. Процентное содержание разных элементов в составе стали:

  • железо — до 99 %;
  • углерод — до 2,14 %;
  • кремний — до 1 %;
  • марганец — до 1 %;
  • фосфор — до 0,6 %;
  • сера — до 0,5 %.

Сталь содержит незначительное количество водорода, кислорода и азота.

Какие свойства у стали с разным содержанием углерода?

Механические свойства стали зависят от количества углерода. Увеличение или снижение содержания углерода, даже в сотых долях процента, предопределяет сферу применения металла. Структура углеродистой стали меняется от содержания цементита и феррита. Когда в сталь добавляют больше углерода, сплав становится твердым, прочным и упругим. Когда уменьшают, улучшают ее пластичность и сопротивление удару.

В зависимости от того, сколько углерода в составе сплава, различают несколько видов стали:

  • Низкоуглеродистые содержат меньше 0,25 % углерода. Пластичные, но легко деформируемые. Обрабатываются в холодном состоянии и под действием высокой температуры.
  • Среднеуглеродистые — 0,3-0,6 %. Пластичные, текучие и среднепрочные. Из них изготавливают детали и конструкции, которые будут использовать в нормальных условиях.
  • Высокоуглеродистые — 0,6-2 %. Износостойкие, прочные и дорогие углеродистые стали с низкой вязкостью. Плохо поддаются сварке без предварительного разогрева обрабатываемой зоны до +225оС.

Низкоуглеродистые и среднеуглеродистые стали обрабатывать и варить проще, чем высокоуглеродистые.

Виды углеродистой стали по степени раскисления

У углеродистой стали разная степень раскисления. Бывают спокойные, кипящие и полуспокойные сплавы. Названия связаны с содержанием вредных примесей — оксидом железа. Чем меньше кислорода в сплаве, тем стабильнее и долговечнее стали. После разливки сталь выделяет газы и затвердевает.

В спокойных сталях кислород удален почти полностью, поэтому у них однородная структура и равномерное распределение состава. Полуспокойные чаще содержат 0,15-0,3 % углерода. Таким сталям свойственна неравномерная структура из-за частичного раскисления сплава. Больше всего кислорода у кипящих сталей. Такое раскисление приводит к разному химическому составу. В кипящих сталях много примесей: углерода, азота, серы и фосфора.

Чем отличаются инструментальные и конструкционные стали?

Сфера применения и способ изготовления — главные отличия сталей. Конструкционные углеродистые стали выплавляют в конвертерах и мартеновских печах. Они бывают высокого и обыкновенного качества. Их разделяют на группы А, Б и В. Маркируют соответственно буквами и цифрами. В обозначении буква говорит о группе стали, а цифры указывают на содержание углерода, увеличенное в 100 раз. Чем больше значение, тем прочнее сталь. Стали обыкновенного качества с повышенным содержанием марганца маркируются буквой «Г».

Сталь группы А поставляют по механическим свойствам, группы Б — по химическому составу, группы В — по механическим свойствам и химическому составу. Это означает, что сталь группы А обладает заявленными свойствами, а сталь группы Б отвечает нормативной документации.

Углеродистую инструментальную сталь выплавляют в мартеновской или электрической печи. Она бывает спокойной, полуспокойной и кипящей. Ее разделяют на качественную и высококачественную сталь. Доля примесей в качественной инструментальной стали регламентирована: серы должно быть не более 0,4 %, фосфора — не больше 0,6 %. Цифра в маркировке говорит о содержании углерода в сотых долях. Также она обозначает условный номер марки материала.

Сферы применения углеродистых сталей

Углеродистые стали обыкновенного качества используют для изготовления двутавра, уголка, швеллера, прута, листа и другого проката. В производстве инструментов и деталей для разных областей машиностроения применяют углеродистую сталь высокого качества.

От каких факторов зависят свойства углеродистых сталей?

Свойства углеродистых сталей зависят от содержания углерода, а также от содержания постоянных и скрытых примесей При одинаковом содержании углерода кипящие, полуспокойные и спокойные стали имеют близкие величины прочностных свойств и различаются значениями характеристик пластичности. Содержание кремния в спокойной стали составляет 0,15-0,35%, в полуспокойной — 0,05-0,15%, в кипящей — до 0,05%.

Влияние содержания углерода на механические свойства сталей.

Читать еще:  Химическая и механическая подготовка поверхности под покраску

7.2. 1. Как зависят свойства углеродистых сталей от содержания углерода?

Углерод является важнейшим элементом, определяющим структуру и свойства углеродистой стали. Даже малое изменение содержания углерода оказывает заметное влияние на свойства сталей. С увеличением углерода в структуре стали растет содержание цементита.. При содержании до 0,8% С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8%С в структуре стали кроме перлита появляется структурно свободный цементит. Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность и уменьшается вязкость и пластичность стали (рис.1).

Рис. 1. Зависимость механических свойств стали от содержания углерода.

Рост прочности происходит при содержании в стали до 0,8-1,0% С.

7.2. 2. Чем обусловлен рост прочности до 0,8 –1,0%С?

При содержании до 0,8% С сталь состоит из феррита и перлита, при содержании более 0,8%С в структуре стали кроме перлита появляется структурно свободный цементит. Феррит имеет низкую прочность, но сравнительно пластичен. Цементит характеризуется высокой твердостью, но хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода увеличивается твердость и прочность и уменьшается вязкость и пластичность

7.2. 3. Почему при увеличении содержания углерода более 1,0% С уменьшается не только пластичность, но и прочность стали? Это связано с образованием сетки хрупкого цементита вокруг перлитных зерен, легко разрушающейся при нагружении.

Какое влияние оказывает углерод на технологические свойства?

Углерод оказывает существенное влияние на свариваемость, обрабатываемость давлением и резанием. С увеличением содержания углерода ухудшается свариваемость, а также способность деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии. Лучше всего обрабатывается резанием среднеуглеродистые стали, содержащие 0,3-0,4%С. Низкоуглеродистые стали при механической обработке дают плохую поверхность и трудноудаляемую стружку. Высокоуглеродистые стали имеют повышенную твердость, что снижает стойкость инструмента.

7.3. Влияние примесей на свойства стали

7.3.1. Назовите постоянные и скрытые примеси в углеродистых сталях?

Постоянными примесями в углеродных сталях являются марганец, кремний, сера, фосфор, а скрытые примеси – газы: кислород, азот, водород.

Охарактеризуйте влияние марганца

Полезными примесями являются марганец и кремний. Их вводят в сталь в процессе выплавки для раскисления:

Fe+Mn → MnO+Fe; 2FeO+Si → SiO2+2Fe/

В углеродистой стали содержится до 0,8% Mn. Марганец, помимо раскисления, в этих количествах полностью растворяется в феррите и упрочняет его, увеличивает прокаливаемость стали, а также уменьшает вредное влияние серы, связывая еетугоплавкие сульфиды:

7.3.3. Охарактеризуйте влияние кремния?

В полностью раскисленной углеродистой стали содержится до 0,4%Si. Кремний является полезной примесью, так как эффективно раскисляет сталь и, полностью растворяясь в феррите, способствует его упрочнению.

7.3.4. Охарактеризуйте влияние серы?

Сера является вредной примесью. Основной источник серы в стали – исходное сырье (чугун). Сера снижает пластичность и вязкость стали, а также сообщает стали красноломкость при прокатке и ковке. Сера нерастворима в стали. Она образует с железом соединение FeS – сульфид железа, хорошо растворимый в металле. При малом содержании марганца благодаря высокой ликвации серы в стали может образоваться легкоплавкая эвтектика Fe-FeS

(tпл =988 ºC). Эвтектика располагается по границам зерен. При нагреве стальных заготовок до температуры горячей деформации включения эвтектики сообщают стали хрупкость, а при некоторых условиях могут даже плавиться и при деформировании образовывать надрывы и трещины. Поэтому содержание серы в стали должно быть как можно меньше.

Повышенное (до 0,2%) содержание серы допускается лишь в автоматных сталях для изготовления крепежных деталей неответственного назначения, так как сера улучшает обрабатываемость стали.

7.3.5. Какой элемент вводят для устранения вредного влияния серы?

Марганец устраняет красноломкость, так как сульфиды марганца не образуют сетки по границам зерен и имеют температуру плавления около 1620 ºC, что выше температуры горячей деформации. Вместе с тем сульфиды марганца, как и другие неметаллические включения, также снижают вязкость и пластичность, уменьшают усталостную прочность стали.

7.3.6. Охарактеризуйте влияние фосфора?

Основной источник фосфора – руды, из которых выплавляется исходный чугун. Фосфор является вредной примесью. Растворяясь в феррите до 1,2%, фосфор уменьшает его пластичность. Фосфор резко отличается от железа по типу кристаллической решетки, диаметру атомов и их строению. Поэтому фосфор располагается вблизи границ зерен и способствует их охрупчиванию, повышая температурный порог хладноломкости.

7.3.7. Охарактеризуйте влияние скрытых примесей.

Скрытые примеси – кислород, азот, водород – присутствуют в стали либо в виде твердого раствора в феррите, либо в составе химических соединений (нитриды, оксиды), либо в свободном состоянии в порах металла. Кислород и азот мало растворимы в феррите. Они загрязняют сталь хрупкими неметаллическими включениями, что снижает вязкость и пластичность стали. Водород находится в твердом растворе и особенно сильно охрупчивает сталь. Повышенное содержание водорода, особенно в хромистых и хромоникелевых сталях, приводит к образованию внутренних трещин – флокенов.

Даже небольшие концентрации газов оказывают резко отрицательное влияние на свойства, ухудшая пластические и вязкие характеристики стали. Поэтому вакуумирование является важной операцией для улучшения свойств стали. Кроме того, в углеродистых сталях присутствуют такие случайные примеси, как Cr, Ni, Cu, наличие которых обусловлено загрязненностью шихты.

Дата добавления: 2018-04-05 ; просмотров: 744 ;

Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

Структура углеродистой стали после охлаждения состоит из двух фаз – феррита и цементита. Количество цементита в структуре стали, например в сплаве 5 (рис. 3), определяется соотношением QЦ = (Qt3/QL)100%.

Из этого соотношения видно, что с увеличением содержания углерода в стали будет возрастать количество цементита в структуре стали.

Твердость цементита на порядок выше твердости феррита и, значит, с увеличением содержания углерода возрастает твердость стали. Частицы цементита в стали препятствуют движению дислокаций и, следовательно, повышают прочность тем сильнее, чем больше цементита находится в структуре стали. При содержании углерода в стали более 0,9-1% прочность стали уменьшается, как это видно из рис. 4.

Рисунок 4  Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

Задание

Изучить по атласу микроструктуры технического железа, доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной сталей в равновесном состоянии.

Изучить микроструктуру технического железа и сталей с по­мощью оптического микроскопа и набора микрошлифов.

Зарисовать наиболее характерные микроструктуры, наблюдае­мые в микроскоп.

Рассчитать количество углерода в доэвтектоидной стали по площадям, занимаемым перлитом. Для этого установить на микроскопе увеличение 100. Ориентировочно определить площадь (в процентах), занимаемую перлитом (П), и по формуле рассчи­тать содержание углерода (С) в стали.

Начертить нижнюю левую часть диаграммы состояния Fе-С; провести на ней вертикали, соответствующие рассматриваемым сплавам, и описать процессы, происходящие при охлаждении сплавов.

Написать отчет по работе в соответствии с пунктами 2-5 задания.

Контрольные вопросы

Какая область диаграммы состояния Fе-С охватывает стали?

Как подразделяются Fе-С сплавы в зависимости от содержания углерода?

Какие фазы и структуры образуются в сталях в зависимости от содержания углерода? Охарактеризуйте их.

Какую микроструктуру имеют техническое железо, доэвтектоидная, эвтектоидная и заэвтектоидная стали в равновесном состоянии?

Какова максимальная растворимость углерода в α-Fe и γ-Fe.

Объясните причину выделения вторичного цементита из аустенита при охлаждении заэвтектоидных сплавов.

Как можно металлографически определить количество углерода?

Почему с увеличением содержания углерода в сталях твердость растет, а пластичность снижается?

Что понимается под равновесным состоянием сплава?

Перечислить и дать характеристику твердых растворов системы железо-углерод.

Дать характеристику эвтектоидной смеси в системе железо-углерод.

Что такое перлит? При каких условиях он образуются?

Какие фазы наблюдаются при температуре, соответствующей линиям РSК, ЕСF, PQ, ЕS?

Сколько углерода содержит каждая из фаз, присутствующая при температуре 723С (линии РSК) и 1130С (линия ЕСF)?

Применить правило отрезков в двухфазных областях диаграммы железо-углерод и построить кривую охлаждения для одного сплава.

Применить правило фаз Гиббса в критических точках диаграммы железо-углерод.

Зарисовать структуру стали 40, У10, У8 и технически чистого железа.

Как определить марку доэвтектоидной стали по структуре?

Как зависит твердость, прочность и пластичность стали от содержания углерода?

Лабораторная работа №2 (№11)

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Влияние химического состава на механические свойства стали

Каждый химический элемент, входящий в состав стали, по-своему влияет на ее механические свойства – улучшает или ухудшает.

Углерод (С), являющийся обязательным элементом и находящимся в стали обычно в виде химического соединения Fe3C (карбид железа), с увеличением его содержания до 1,2% повышает твердость, прочность и упругость стали и уменьшает вязкость и способность к свариваемости. При этом также ухудшаются обрабатываемость и свариваемость.

Кремний (Si) считается полезной примесью, и вводится в качестве активного раскислителя. Как правило, он содержится в стали в небольшом количестве (в пределах до 0,4%) и заметного влияния на ее свойства не оказывает. Но при содержании кремния более 2% сталь становится хрупкой и при ковке разрушается.

Марганец (Mn) содержится в обыкновенной углеродистой стали в небольшом количестве (0,3-0,8%) и серьезного влияния на ее свойства не оказывает. Марганец уменьшает вредное влияние кислорода и серы, повышает твердость и прочность стали, ее режущие свойства, увеличивает прокаливаемость, но снижает стойкость к ударным нагрузкам.

Сера (S) и фосфор (Р) являются вредными примесями. Их содержание даже в незначительных количествах оказывает вредное влияние на механические свойства стали. Содержание в стали более 0,045% серы делает сталь красноломкой, т.е. такой, которая при ковке в нагретом состоянии дает трещины. От красноломкости сталь предохраняет марганец, который связывает серу в сульфиды (MnS). Содержание в стали более 0,045% фосфора, делает сталь хладноломкой, т.е. легко ломающейся в холодном состоянии. Обрабатываемость стали фосфор несколько улучшает, так как способствует отделению стружки.

Ниобий (Nb) улучшает кислостойкость стали и способствует уменьшению коррозии в сварных конструкциях.

Титан (Тi) повышает прочность, плотность и пластичность стали, улучшает обрабатываемость и сопротивление коррозии. Повышает прокаливаемость стали при малых содержаниях и понижает при больших.

Хром (Cr) повышает прочность, закаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание, но снижает вязкость и теплопроводность стали. Содержание большого количества хрома (в обычных сортах стали доходит до 2%, а в специальных — до 25%) делает сталь нержавеющей и обеспечивает устойчивость магнитных сил.

Молибден (Mo) повышает прочностные характеристики стали, увеличивает твердость, красностойкость, антикоррозионные свойства. Делает ее теплоустойчивой, увеличивает несущую способность конструкций при ударных нагрузках и высоких температурах. Затрудняет сварку, так как активно окисляется и выгорает.

Никель (Ni) увеличивает вязкость, прочность и упругость, но несколько снижает теплопроводность стали. Никелевые стали хорошо куются. Значительное содержание никеля делает сталь немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

Вольфрам (W) образуя в стали твердые химические соединения – карбиды, резко увеличивает твердость и красностойкость. Увеличивает работоспособность стали при высоких температурах, ее прокаливаемость, повышает сопротивление стали к коррозии и истиранию, уменьшает свариваемость.

Ванадий (V) обеспечивает мелкозернистость стали, повышает твердость и прочность. Увеличивает плотность стали, так как является хорошим раскислителем. Снижает чувствительность стали к перегреву и улучшает свариваемость.

Кобальт (Co) повышает жаропрочность, магнитные свойства, увеличивает сопротивление удару.

Алюминий (Аl) является активным раскислителем. Делает сталь мелкозернистой, однородной по химическому составу, предотвращает старение, улучшает штампуемость, повышает твердость и прочность, увеличивает сопротивление окислению при высоких температурах.

Читать еще:  Обзор станков для гидроабразивной резки металла

Медь (Cu) влияет на повышение коррозионной стойкости, предела текучести и прокаливаемости. На свариваемость не влияет.

Для всестороннего понимания и анализа процессов, происходящих при легировании и деформировании сталей, важную роль играет знание зависимостей между химическим составом и механическими свойствами.

Целью настоящих исследований является изучение комплексного влияния химического состава на предел текучести σТ арматурной стали класса А500С.

В течение сентября и октября текущего года в Лаборатории испытаний строительных материалов и конструкций ГБУ «ЦЭИИС» проводились испытания образцов арматурных стержней диаметром от Ø16 до Ø36. Были выполнены более 30 параллельных испытаний. При этом для одной и той же пробы данного типоразмера арматурных стержней определяли фактическую массовую долю химических элементов с помощью оптико-эмиссионного спектрометра PMI-MASTER SORT (рис.1) и механические свойства стали при помощи испытательной машины ИР-1000М-авто (рис.2).

Рис.1 — Испытание арматурного стержня для определения химического состава стали.

Рис.2 — Испытания арматурной стали на растяжение.

Для обеспечения достоверности статистических выводов и содержательной интерпретации результатов исследований сначала определили необходимый объем выборки, т.е. минимальное количество параллельных испытаний. Так как в данном случае испытания проводятся для оценки математического ожидания, то при нормальном распределении исследуемой величины минимально необходимый объем испытаний можно найти из соотношения:

где υ – выборочный коэффициент вариации,

tα,k – коэффициент Стьюдента,

α=1-P – уровень значимости (Р — доверительная вероятность),

k = n-1 – число степеней свободы,

ΔМ – максимальная относительная ошибка (допуск) при оценке математического ожидания в долях математического ожидания (ΔМ = γ*δМ, где γ — генеральный коэффициент вариации, δМ – максимальная ошибка при оценке математического ожидания в долях среднеквадратического отклонения).

Как правило, генеральный коэффициент вариации γ неизвестен, и его заменяют выборочным коэффициентом вариации υ, для определения которого нами была проведена серия из десяти предварительных испытаний.

По результатам проведенных испытаний и выполненных расчетов при доверительной вероятности Р=0,95 получен необходимый объем выборки, равной n=26. Фактическое количество испытаний, как было сказано выше, составило 36.

Массив данных, полученных по результатам проведенных параллельных испытаний, был обработан с помощью многофакторного корреляционного анализа.

Уравнение множественной регрессии может быть представлено в виде:

Y = f (β, X) + ε,

где X=(X1, X2,…, Xm) – вектор независимых (исходных) переменных; β – вектор параметров (подлежащих определению); ε – случайная ошибка (отклонение); Y – зависимая (расчетная) переменная.

Разработка множественной корреляционной модели всегда сопряжена с отбором существенных факторов, оказывающих наибольшее влияние на признак-результат. В нашем случае из дальнейшего рассмотрения были исключены три элемента (Аl, Тi, W) по причине их низкой массовой доли (

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Зависимости между структурой и свойствами углеродистых сталей и чугунов

Вопросы по теории на тему “Изучение зависимости между структурой и свойствами углеродистых сталей и чугунов” по предмету Материаловедение в МГТУ им. Баумана.

1. Какие фазы содержатся в сплавах железа с углеродом, какова кристаллическая структура и свойства этих фаз?

Фазы в сплавах железа с углеродом представляют собой жидкий раствор, феррит, аустенит, цементит и свободный углерод в виде графита.

Феррит – мягкая, пластичная фаза со следующими механическими свойствами: σв =300МПа; δ=40%; Ψ=70%; КСU = 2,5 МДж/м 2 ; НВ 800-1000.
Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в Feγ. Имеет ГЦК решетку. Аустенит пластичен, но прочнее феррита (НВ 1600-2000).
Цементит — карбид железа Fe3C. Содержит 6,69 %С и имеет сложную ром­бическую решетку. При нормальных условиях цементит тверд (НВ 8000) и хру­пок.
Графит – углерод, выделяющийся в железоуглеродистых сплавах в свободном состоянии. Имеет гексагональную кристаллическую решетку. Графит электропроводен, химически стоек, малопро­чен, мягок.

2. Что представляет собой эвтектическое превращение в сплавах железа с углеродом?

При 1147°C идёт реакция, в результате которой образуется эвтектика: смесь аустенита и цементита – ледебурит
Эвтектическое превращение на линии ECF (1147°C): ЖC -> [АЕ + Ц] – 4,3% C;

3. Что представляет собой эвтектоидное превращение в сплавах железа с углеродом?

Эвтектоидное превращение на линии PSK (727 °С): AS -> [ФР + Ц]. Феррит + цементит – Перлит – 0,8% C.

4. Каким образом появляется цементит в сплавах железа с углеродом? Укажите все пути образования цементита.

При изотермическом превращении:
Эвтектическое превращение: Ледебурит – смесь Аустенита и Цементита
Эвтектоидное превращение: Перлит – смесь Феррита и Цементита

При охлаждении: при температуре 20-25°С ледебурит представляет собой смесь цементита и перлита.

5. Что такое перлит, как он образуется, каковы его свойства.

Перлит – смесь двух фаз, образующихся при эвтектоидном превра­щении, в результате которого из аустенита выделяются феррит и цементит. Перлит чаще всего имеет пластинчатое строение и является прочной структур­ной составляющей: σв = 800-900 МПа; σ0,2 = 450 МПа; δ≤16%; НВ 1800-2200.

6. Что представляет собой вторичный цементит, как он образуется, каким образом влияет на свойства сплавов железа с углеродом?

По мере уменьшения концентрации в твердом растворе α компонент В вы­ падает в виде твердого раствора β-состава. Выпадаю­щие кристаллы твердого раствора β называют вторичными и обозначают βII; этим подчеркивают, что они выпали из твердого раствора, а не из жидкого.

Образуется в заэвтектоидной стали. Выделение из аустенита вторичного цементита предшествует эвтектоидному превраще­нию в этих сталях в интервале темпера­тур точек 3—4. При медленном охлаждении вторичный цементит выделяется на границах аустенитных зерен, образуя сплошные обо­лочки, которые на микрофотографиях выглядят светлой сеткой.

7. Чем стали отличаются от чугунов? Какие структурные составляющие в до- и заэвтектоидных сталях и в доэвтектических белых чугунах?

Стали отличаются от чугунов большим процентным содержанием углерода. Железоуглеродистые сплавы с со­держанием углерода более 2,14% называют чугунами. Сталь более прочна и тверда, чугун более хрупок, обладает высокими литейными свойствами, достаточной прочностью, износостойкостью.

Диаграмма делится на области по содержанию углерода: 0–2,14% – сталь (0–0,8% – доэвтектоидная сталь, 0,8–2,14% – заэвтектоидная сталь); 2,14–6,67% – чугун (2,14–4,3% – доэвтектический чугун, 4,3–6,67% – заэвтектический чугун).

8. Какие чугуны являются белыми? Чем характеризуются свойства этих чугунов, как они практически используются?

В сплавах с со­держанием углерода более 2,14% при кристаллизации происходит эвтектиче­ское превращение. Такие сплавы называют белыми чугунами. Чугун обладает высокими литейными свойствами, достаточной прочностью, износостойкостью, а также от­носительной дешевизной. Их используют для производ­ства качественных отливок сложной формы при отсутствии жестких требова­ний к габаритам и массе деталей.

9. Какие чугуны являются серыми? Чем они отличаются от белых чугунов? Какие структурные составляющие содержатся в серых чугунах? В чем состоят преимущества и недостатки серых чугунов? Как маркируют серые чугуны? Как их используют?

Серыми называют чу­гуны с пластинчатой формой графита. По химическому составу серые чу­гуны разделяют на обычные (нелегиро­ванные) и легированные. Обычные серые чугуны-сплавы сложного соста­ва, содержащие основные элементы: Fe-C-Si и постоянные примеси: Mn, Р и S. Содержание этих примесей в серых чугунах колеблется в следующих пределах: 2,2-3,7% С; 1-3% Si; 0,2-1,1% Mn; 0,02-0,3% Р и 0,02-0,15% S.


Структурная диаграмма чугунов в зависимости от содержания кремния и углерода.

I — белый чугун; II — половинчатый чугун; III, IIIа, IIIб — серый перлитный (перлит + графит), ферритно-перлитный (феррит + перлит + графит) и ферритный (феррит + графит) чугун соответственно.

Серый чугун плохо сопро­тивляется растяжению, имеет низкие прочность и пластичность. Марка серого чугуна состоит из букв СЧ и цифры, показывающей значение временного сопротивления при растяжении. Чугун целесообразнее использовать для деталей, работающих на сжа­тие.

10. Что представляет собой графитизация чугунов, от каких факторов она зависит? Какой может быть структура металлической основы серых чугунов и как получить желаемую структуру?

На графитизацию чугунов влияют содержащиеся в них элементы: Fe-C-Si и постоянные примеси: Mn, Р и S. В небольших количествах в обычных серых чугунах может содержаться Сг, Ni и Сu. Степень графитизации в чугуне возрастает с увеличением со­ держания углерода и кремния. Элементами, затрудняющими графитизацию (отбели­вающими), являются марганец, сера, хром.

Основные элементы, которыми регулируют структуру металлической основы серого чугуна – углерод и крем­ний. Кроме химического состава, структу­ра чугуна и его свойства зависят от тех­нологических факторов, например скорости охлаждения.

11. От каких факторов зависит прочность серых чугунов? Как влияют графитные включения на механические свойства серых чугунов?

Ухудшая механические свойства, гра­фит в то же время придает чугуну ряд ценных свойств. Он измельчает стружку при обработке резанием, оказывает смазывающее действие и, следователь­но, повышает износостойкость чугуна, придает ему демпфирующую способ­ность. Кроме того, пластинчатый графит обеспечивает малую чувствительность чугуна к дефектам поверхности.

Механические свойства серого чугуна зависят от свойств металлической ос­новы и, главным образом, количества, формы и размеров графитных включе­ний. Прочность, твердость и износостойкость чугунов растут с увеличением количества перлита в металлической ос­нове. Решающее влияние графита обусловлено тем, что его пластинки, прочность которых ничтожно мала, дей­ ствуют как надрезы или трещины.

12. Какую форму графита содержат высокопрочные чугуны? Как обычный чугун сделать высокопрочным? Какую структуру имеет металлическая основа этого чугуна? В чем состоят преимущества и недостатки высокопрочных чугунов? Как маркируют высокопрочные чугуны? Как их используют?

Высоко­ прочными называют чугуны, в которых графит имеет шаровидную форму. Их получают модифицированием магнием, который вводят в жидкий чугун в количестве 0,02-0,08%. По структуре ме­таллической основы высокопрочный чу­гун может быть ферритным или пер­литным.

Чугуны с шаровидным графитом обладают более высокой про­чностью и некоторой пластичностью. Маркируют высокопрочные чугуны по пределу прочности и относительному удлинению (ВЧ + цифра).

Высокопрочные чугуны применяют в различных отраслях техники. Из них изгото­вляют оборудование прокатных станов, корпуса паровой турбины, коленчатые валы, поршни и мно­гие другие ответственные детали, рабо­тающие при высоких циклических на­ грузках и в условиях изнашивания.

13. Какие чугуны являются ковкими? Какую форму графита содержат ковкие чугуны? Как формируется структура ковкого чугуна? Как происходит графитизация при отжиге белого чугуна? В чем состоят преимущества и недостатки ковких чугунов? Как маркируют ковкие чугуны? Как их используют?

Ковкими называют чугуны, в которых графит имеет хлопье­видную форму. По структуре металлической основы, которая определяется режимом отжига, ковкие чугуны бывают ферритными и перлитными.

В процессе продолжительной (10-15 ч) выдержки при температуре несколько ниже эвтектической — 950 — 1000 °С происходит первая ста­дия графитизации. Затем температуру медленно снижают. При этом происходит промежуточная стадия графитизации. Вторая стадия графитизации протекает или при весьма медленном охлаждении в эвтектоидном интервале температур, или при длитель­ной выдержке (25-30 ч) несколько ниже температуры эвтектоидного превраще­ния (720-740 °С).

В результате такого отжига продолжи­тельностью 70-80 ч весь углерод выде­ляется в свободном состоянии и форми­руется структура, состоящая из феррита и углерода отжига.

От­ сутствие литейных напряжений, которые полностью снимаются во время отжига, компактная форма и изолированность графитных включений обусловливают высокие механические свойства ковких чугунов. Недостаток ковких чугунов – повы­шенная стоимость. Маркировка: КЧ + цифра (σв – δ)

14. Чем объясняется различие механических свойств серого, высокопрочного и ковкого чугуна?

Различие механических свойств серого, высокопрочного и ковкого чугуна объясняются структурой металлической основы, количеством, формой и размером графитных включе­ний.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector