Диаграмма состояния железо - графит. Виды чугунов. Условия образования графита

Чугу́н — сплав железа с углеродом с содержанием более 2,14 % (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний). Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют: белый, серый, ковкий и высокопрочные чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок. Графит в структуре получается за счет частичного разложения цементита, поэтому графитизирующиеся стали должны иметь высокое содержание углерода и кремния (в качестве легирующей примеси), который повышает способность стали к графитизации.Для получения необходимого количества графита проводят графитизирующий отжиг.

26.Влияние содержания углерода и примесей на свойства стали. При увеличении содержания углерода до 1,2% возрастают прочность, твердость, порог хладноломкости (0,1%С повышает температуру порога хладноломкости на 20°С), предел текучести, величина электрического сопротивления и коэрцитивная сила. При этом снижаются плотность, теплопроводность, вязкость, пластичность, величины относительных удлинения и сужения, а также величина остаточной индукции. В сталях всегда присутствуют примеси, которые делятся на четыре группы. 1.^ Постоянные примеси: кремний, марганец, сера, фосфор. Марганец и кремний вводятся в процессе выплавки стали для раскисления, они являются технологическими примесями. Фосфор обладает склонностью к ликвации, поэтому в центре слитка отдельные участки имеют резко пониженную вязкость. Красноломкость – повышение хрупкости при высоких температурах Очень вредным является растворенный в стали водород, который значительно охрупчивает сталь. Он приводит к образованию в катанных заготовках и поковках флокенов. Скрытые примеси - газы (азот, кислород, водород) – попадают в сталь при выплавке. Специальные примеси – специально вводятся в сталь для получения заданных свойств. Примеси называются легирующими элементами, а стали - легированные сталями.

27. Классификация углеродистых сталей. Маркировка.По способу производства:

а) мартеновская(М);б) конверторная(К);в) бессемеровская(Б);

По степени раскисления:а) кипящая(КП);б) полуспокойная(ПС);в) спокойная(СП);

По назначению и гарантируемым характеристикам (группы):

А - по механическим свойствам;

Б - по химическому составу;

В - по механическим свойствам и отдельным требованиям к химическому составу.

Сталь группы В не может быть изготовлена бессемеровским способом. Буквы "Ст." означают сталь; цифры от 0 до 7 - условный порядковый номер марки в зависимости от химического состава стали и механических свойств.Буквы "М", "К", "Б" добавляют перед обозначением марок стали групп Б и В в зависимости от способа выплавки.

28. Стали обыкновенного качества. Маркировка. Стали углеродистые обыкновенного качества содержат до 0,07% фосфора, 0,06% серы, 0,06...0,49% углерода и в равновесном состоянии имеют ферритно-перлитную структуру. Буквы Ст в марке означают "сталь обыкновенного качества", цифры - условный номер марки в зависимости от нормируемых показателей (величин механических свойств). Чем больше условный номер стали, тем больше содержание углерода и перлита в ней и тем выше ее прочность и ниже пластичность.Углеродистые стали обыкновенного качества изготавливают следующих марок: СтО, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, Ст5, Стб. Стандартом предусмотрена также сталь с повышенным (0,8...1,1%) содержанием марганца: СтЗГпс, СтЗГсп и Ст5Гпс. Наиболее распространенная сталь СтЗсп имеет s =380...490 МПа, s0,2 = 210...250 МПа и d= 25..22%, а Ст5сп - s= 500...600 МПа, s0,2 = 240...280 МПа и d = 20...17%. Чем больше толщина изделия проката, тем ниже значения приведенных характеристик. По условиям поставки стали обыкновенного качества классифицируются на три группы, буквенное обозначение которых (кроме А) указывают в начале марки:

• А - поставляемые по механическим свойствам (Ст0, Ст1, Ст2, СтЗ, Ст4, СтЗ, Стб) для изготовления изделий, не подвергающихся горячей обработке;

• Б - поставляемые по химическому составу (БСт0, БСт1,..., БСтб) для изготовления изделий, подвергающихся горячей обработке;

• В - поставляемые по механическим свойствам и химическому составу (ВСт1^ ВСт2,..., ВСт5) для изготовления сварных конструкций.Дополнительными индексами указываются степень раскисления и характер затвердевания стали (например, СтЗкп, Ст5пс, Ст6сп). В группе А при отсутствии обозначений сп, пс, кп подразумевается сталь спокойная.

29. Качественные углеродистые стали. Маркировка. Углеродистые стали классифицируют:

- по структуре - по способу получения- по степени раскисления - по качеству- по назначению

По структуре углеродистые стали подразделяют на: - доэвтектоидные (содержат менее 0,8% С)

- эвтектоидные (0,8% С) - заэвтектоидные (С более 0,8%)

По способу получения углеродистые стали разделяют на:

- кислородно-конвертерные - мартеновские - электростали

По степени раскисления углеродистые стали бывают:

- спокойные - полуспокойные - кипящие

По качеству (качество определяется содержанием вредных примесей в стали) углеродистые стали разделяют на:

- стали обыкновенного качества - качественные стали

По назначению углеродистые стали разделяют на:

- конструкционные - инструментальные

Маркировка углеродистых сталей зависит от их качества и назначения.

Стали обыкновенного качества имеют 3 группы поставки: А, Б, В.

Стали группы А поставляются с гарантированными механическими свойствами, химический состав не регламентируют.

Стали группы Б поставляются с гарантированным механическим составом, механические свойства не гарантируются.

Стали группы В поставляются с гарантированными химическим составом и механическими свойствами.

30. Ковкий чугун. Процесс графитизирующего отжига белого чугуна при получении ковкого. Маркировка, свойства и применение ковких чугунов. Ко́вкийчугу́н — условное название мягкого и вязкого чугуна, получаемого из белого чугуна отливкой и дальнейшей термической обработкой. Используется длительный отжиг, в результате которого происходит распад цементита с образованием графита, то есть процесс графитизации, и поэтому такой отжиг называют графитизирующим.Из ковкого чугуна изготовляют детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.

31. Классификация легированных сталей. Влияние легирующих элементов на свойства стали. Легированная сталь – это сталь, которая содержит кроме углерода и обычных примесей, другие элементы, улучшающие ее свойства.Для легирования стали применяют хром, никель, марганец, кремний, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт, титан, алюминий, медь и другие элементы. Марганец считается легирующим компонентом лишь при содержании его в стали более 1 %, а кремний – при содержании более 0,8 %.В сталь вводятся легирующие элементы, которые изменяют ее механические, физические и химические свойства, а также в зависимости от назначения стали в нее вводят элементы, изменяющие свойства в нужном направлении.Легированная сталь многих марок приобретает высокие физико-механические свойства только после термической обработки. Легирующие элементы по отношению к углероду разделяются на две группы:1) элементы, которые образуют с углеродом устойчивые химические соединения – карбиды (хром, марганец, молибден, вольфрам, титан); карбиды могут быть простые (например, Сг4 С) или сложные легированные (например, ((FеСг)7С3); твердость их обычно выше твердости карбида железа, а хрупкость ниже;2) элементы, не образующие в присутствии железа карбидов и входящие в твердый раствор – феррит (никель, кремний, кобальт, алюминий, медь).По назначению легированную сталь делят на конструкционную, инструментальную и сталь с особыми физикохимическими свойствами.

32. Маркировка углеродистых и легированных сталей. Марки углеродистой стали обыкновенного качества обозначаются: Ст. 1, Ст. 2, Ст. 3, Ст. 4, Ст. 5, Ст. 6, Ст. 7. Цифры указывают процентное содержание углерода, увеличенное в 10 раз.Марки углеродистой качественной конструкционной стали обозначаются: 08, 10, 15, 20, 25... 85, где двузначные цифры указывают процентное содержание углерода, увеличенное в 100 раз.В тех случаях, когда сталь кипящая, после двухзначных цифр, обозначающих содержание углерода, ставится индекс кп, а если сталь полуспокойная, индекс пс. Марки стали, не имеющие индекса, относятся к спокойной стали. Если в стали повышенное содержание марганца, после цифр ставится буква Г. Углеродистая сталь обладает следующими недостатками, ограничивающими ее применение: высоким коэффициентом теплового расширения, низкими электротехническими свойствами, низкой коррозионной стойкостью в агрессивных средах и при высоких температурах, снижением прочности при повышенных температурах, чувствительностью к перегреву (инструментальная сталь), что вызывает коробление и образование трещин при закалке деталей, малой стойкостью мартенсита при отпуске (при t = 225° C резко понижается твердость стали). Поэтому инструмент может работать при небольших скоростях резания. Легированные стали маркируются цифрами и буквами, указывающими примерный состав стали. Буква показывает, какой легирующий элемент входит в состав стали.Маркировка Элемент

Г марганец Mn С кремний Si Х хром Cr

Н никель Ni Д медь Cu А азот N Ф ванадий V

Б ниобий Nb В вольфрам W Е селен Se К кобальт Co

Л бериллий Be М молибден MoР бор B

Т титан TiЮ алюминий Al Ц цирконий Zr П фосфор P

Ч редкоземельные металлы

Стоящая за буквой цифра обозначает среднее содержание элемента в процентах. Если элемента содержится менее 1 %, то цифры за буквой не ставятся. Первые две цифры указывают среднее содержание углерода в сотых долях процента, если цифра одна, то содержание углерода в десятых долях процента.

Дополнительные обозначения в начале марки:

Р — быстрорежущая;

Ш — шарикоподшипниковая;

А — автоматная;

Э — электротехническая;

Исключения:содержание в шарикоподшипниковых сталях хрома в десятых долях процента(например ШХ4 — Cr 0,4 %)в марке быстрорежущей стали, цифра после «Р» — содержание вольфрама в %, и во всех быстрорежущих сталях содержание хрома 4 %.Буква А в середине марки стали показывает содержание азота, а в конце — сталь высококачественная.

Поиск по сайту: