XV. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства стали

XIV. Компоненты и фазы в системе железо-углерод

В системе железо-углерод (Fe—С) различают следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы — феррит и аустенит, а также цементит и графит.

Феррит — твердый раствор углерода и других примесей в α-железе.

Аустенит — твердый раствор углерода и других примесей в γ-железе. Предельная растворимость углерода в у-железе — 2,14%.

Цементит — это химическое соединение железа с углеродом — карбид железа Fe3C. В цементите содержится 6,67 % углерода. Цементит имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов. Температура плавления цементита точно не определена в связи с возможностью его распада и принимается примерно равной 1500 °С. Цементит является метастабильной фазой. В условиях равновесия в сплавах с высоким содержанием углерода образуется графит.

Графит. Кристаллическая решетка графита гексагональная слоистая. Графит мягок, обладает низкой прочностью и электропроводностью.

АВ (линия ликвидус) показывает температуру начала кристаллизации δ-феррита из жидкого сплава; CD (линия ликвидус) соответствует температуре начала кристаллизации первичного цементита из жидкого сплава; АН (линия солидус) является температурной границей области жидкого сплава и кристаллов δ-феррита; ниже этой линии существует только δ-феррит; HJB — линия перитектического нонвариантного (С = 0) равновесия (1490 °С); по достижении температуры, соответствующей линии HJB, протекает перитектическая реакция (жидкость состава В взаимодействует с кристаллами δ-феррита состава Н с образованием аустенита состава J; линия ECF (линия солидус) соответствует кристаллизации эвтектики — ледебурит.

В углеродистых сталях углерод является основным элементом, определяющим структуру и свойства стали. С увеличением содержания углерода в стали возрастают твердость и предел прочности (НВ, ств), уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость.

Полезные премиси:

1) Кремний очень повышает прочность стали за счет образования с ферритом твердого раствора

2) Марганец, растворяясь в феррите, повышает прочность и значительно увеличивает прокаливаемость стали.

Вредные премиси:

1) Фосфор увеличивает прочность и снижает пластичность и вязкость сталей

2) Сера является вредной примесью, при нагреве 1000-1200 гр приводит к трещинам при деформации стали, т. е. вызывает ее красноломкость

3) Кислород, азот и водород являются вредными примесями, эти неметаллические включения нарушают сплошность стали и, являясь концентраторами напряжений, приводят к преждевременному выходу деталей из строя

Дата добавления: 2015-04-23