Тема 2 Залізовуглецеві сплави

Тема 1 Будова та властивості металів і сплавів

Приступивши до вивчення цього розділу, перш за все, бажано ознайомитися з роллю вітчизняної науки в цій галузі. Необхідно мати чітке уявлення про роботи таких вчених, як П.П. Аносов, Д.К. Чернов, Н.С. Курнаков, А.А. Бочвар та ін.

Метали – кристалічні тіла, тому спочатку необхідно вивчити будову і властивості кристалічних тіл, типи кристалічних ґраток і розташування в них атомів. Необхідно засвоїти дефекти будови реальних кристалів і їх вплив на властивості металів, а також характер кристалізації металів і сплавів.

Зважаючи на строго певне розташування атомів у кристалічній гратці, властивості кристалічних тіл в різних напрямах будуть різні. У зв'язку з цим слід добре з'ясувати поняття анізотропії, різні модифікації (алотропію) при тепловій дії на метали, а також критичні точки металів при нагріванні, охолодженні, в твердому стані і при кристалізації з рідкого стану, взаємодії різних компонентів у сплавах (утворення твердих розчинів, хімічних сполук, механічних сумішей).

Необхідно засвоїти типи елементарних діаграм станів двокомпонентних систем, зрозуміти метод побудови діаграм, значення ліній на діаграмах, вміти визначати на них критичні точки; з'ясувати залежність властивостей сплаву від його складу (процентного змісту компонентів).

Питання для самоперевірки

1 Що таке елементарний кристалічний осередок (гратка)? Типи елементарних кристалічних ґраток.

2 Що таке параметр кристалічної ґратки, базисне число, координаційне число?

3 Суть металевого зв'язку між атомами кристалічної ґратки.

4 Запропонуйте схему кристалізації чистих металів.

5 Який існує зв'язок між числом центрів і швидкістю кристалізації залежно від ступеня переохолодження? Як впливає ступінь переохолодження на структуру металу при кристалізації?

6 Які перетворення називаються алотропними? Назвіть метали, що володіють алотропними перетвореннями.

7 Накресліть криву кристалізації і перекристалізації чистого заліза. Які при цьому відбуваються перетворення? Їх суть?

8 Що таке металевий сплав? Назвіть типи взаємодії двох компонентів при кристалізації сплавів.

9 Перерахуйте дефекти будови кристалічних ґраток. Чим вони викликані? Їх вплив на властивості металів.

10 Який вплив на властивості сплаву надає його склад?

Залізовуглецевими сплавами (сталі і чавуни) є сплави заліза з вуглецем і іншими елементами. Вуглець надає вирішальний вплив на формування структури сплаву.

Слід вивчити діаграму станів системи залізо – вуглець, визначити критичні точки і модифікації заліза при нагріванні і охолодженні. З'ясувати, що залізо з вуглецем здатне утворити тверді розчини, а також хімічну сполуку – цементит Fe₃C. Лінії діаграми, що розташовані нижче лінії солідусу, вказують на протікання процесів вторинної кристалізації (перекристалізації), які пов'язані із зміною розчинності вуглецю в залізі і з алотропними перетвореннями заліза (зокрема, переходом модифікації - заліза в - залізо і навпаки). Вміти самостійно накреслити діаграму, визначити всі фази і структурні складові цієї системи.

Для розуміння формування структури і властивості сталей і чавунів необхідно глибоко вивчити мікроструктуру залізовуглецевих сплавів, їх хімічний склад. Треба з'ясувати вплив вуглецю і постійних домішок на властивості сталей і чавунів, а також принцип класифікації вуглецевих сталей і чавунів, позначення їх марок за Гостом; навчитися визначати за маркою зразка хімічний склад сталі або чавуну.

Властивості сталі в значній мірі залежать від методу виплавки (у конвертерах, мартенівський або в електричній печі), оскільки метод виплавки багато в чому визначає однорідність хімічного складу, наявність неметалічних включень, газів і інших домішок в сталі. Важливо вивчити механічні і технологічні властивості та види випробувань для визначення цих властивостей. Необхідно запам'ятати позначення міцнісних і пластичних властивостей металів і сплавів, встановлених Гостом, знати методи їх визначення, розмірності одиниць і ін.

Питання для самоперевірки

1 Накресліть криві нагріву і охолодження заліза і охарактеризуйте його алотропні перетворення.

2 Накресліть діаграму станів системи залізо - вуглець. Покажіть на цій діаграмі лінії ліквідусу і солідуса. Поясніть лінії кристалізації і перекристалізації (первинної і вторинної кристалізації).

3 Охарактеризуйте основні структурні складові залізовуглецевих сплавів: фериту, аустеніту, цементиту, перліту і ледебуриту.

4 Поясніть вплив вуглецю і постійних домішок сталі на її структуру і властивості.

5 Приведіть ознаки (види) класифікації вуглецевих сталей. Принцип їх маркування за Гостом.

6 Вплив домішок на властивості чавуну. В чому суть класифікації чавуну за структурою?

7 У чому відмінність білого чавуну від сірого чавуну? Чому для виготовлення деталей машин білі чавуни застосовують рідко?

8 Що таке ковкий чавун і як його отримують? Де він застосовується?

9 Приведіть класифікацію чавунів за структурою металевої основи. Охарактеризуйте чавуни марок Сч18, Кч45, Вч40, АЧС-2.

10 Види випробувань механічних властивостей металів і сплавів. На якому устаткуванні випробовують межу міцності і відносне видовження? Що вони характеризують?

11 Види випробувань технологічних властивостей металів.

12 Методи випробування і контролю якості металів і сплавів, галузі їх застосування.

Тема 3 Термічна і хіміко-термічна обробка сталі

Термічна обробка проводиться тепловим впливом на сталь з метою зміни її структури і властивостей. При нагріванні до заданої температури, витримці і подальшому з певною швидкістю охолодженні в сталях відбуваються зміни, які обумовлюють ті або інші її властивості. Треба вивчити перетворення в сталях при нагріванні і охолодженні, стадії цих перетворень.

Для практичних цілей слід вивчити технологію видів термічної обробки: відпалу, нормалізації, загартування в різних середовищах, відпускання. Необхідно знати суть процесів рекристалізацій: повернення, первинної рекристалізації, збірної (вторинною) рекристалізації, що протікають при нагріві деформованого металу. З'ясувати, як при цьому змінюються механічні і фізико-хімічні властивості. Встановити вплив складу сплаву і ступеню пластичної деформації на протікання процесів рекристалізацій. Уміти призначати можливі режими рекристалізаційного відпалу. Слід мати чітке уявлення про практичне значення відпалу. З'ясувати відмінність між холодною і гарячою пластичною деформаціями.

Цементація, нітроцементація, азотування. Основні параметри процесів і галузі їх застосування. Дифузійна металізація.

Питання для самоперевірки

1 Суть термічної обробки сталі. Якими параметрами характеризується термічна обробка сталей?

2 Основні види термічної обробки сталі, їх характеристика.

3 Суть перетворень, що протікають в сталі при нагріванні.

4 Охарактеризуйте можливі перетворення в аустеніті при охолодженні і стадії цих перетворень.

5 У чому відмінність між структурними складовими перліту, сорбіту, трооститу, бейніту і мартенситу?

6 Суть мартенситного перетворення і відмінність його від перлітового?

7 Охарактеризуйте перетворення в загартованій сталі при нагріванні.

8 Види відпалу, галузі його застосування. Устаткування, що вживається при відпалі. Які при цьому протікають процеси?

9 Назвіть види відпускання, процеси, що протікають при відпусканні, галузі його застосування.

10 Охарактеризуйте процес термомеханічної обробки (ТМО) сталі і види цього процесу; назвіть галузі його застосування.

11 Назвіть дефекти, які виникають при загартуванні сталі, їх вплив на втомну міцність сталі.

12 Викладіть суть хіміко-термічної обробки сталевих деталей, поясніть стадії даного процесу.

13 Назвіть, види хіміко-термічної обробки сталі. Якими параметрами вони характеризуються?

14 Види термічної обробки цементованої сталі. Поясніть мету термічної обробки зазначеної сталі.

15 Суть азотування сталі у тліючому розряді. Його переваги перед іншими видами азотування.

16 У чому полягає процес ціанування (нітроцементації) сталі в різних середовищах?

17 Суть азотування сталі, його види. Властивості отримуваного поверхневого шару і галузі застосування такої сталі.

18 Викладіть суть процесу дифузійного хромування сталі, його види, параметри. Де цей процес застосовується?

19 Охарактеризуйте силіціювання і борирування сталі, види і параметри цих процесів, властивості поверхневого шару. Де ці процеси застосовуються?

Дата добавления: 2014-01-11