Углеродистые стали

Классификация сталей и чугунов по диаграмме железо-углерод

Фазовый состав областей диаграммы

Виды цементита

- Первичный цементит (Fе₃С_I) – кристаллизуется из жидкого сплава (L) при охлаждении ниже линии CD.

- Вторичный цементит (Fе₃С_II) – кристаллизуется из аустенита при охлаждении сплава ниже линии SE ввидууменьшения растворимости углерода в Fе_γ.

- Третичный цементит (Fе₃С_III) – кристаллизуется из феррита при охлаждении сплава ниже линии QP ввидууменьшения растворимости углерода в Fе_α.

ACЕ – L + γ;

CDF – L + Fе₃ С;

GPS - α + γ;

QPP¹ - α + Fе₃ С_III;

PP¹ SS¹ - α + (α + Fе₃ С);

SS¹E¹E¹¹ - (α + Fе₃ С) + Fе₃ С_II

SEE¹ - γ + Fе₃ С_II;

ECC¹E¹ - γ + (γ + Fе₃ С) +Fе₃ С_II;

E¹E¹¹C¹C¹¹ - (α + Fе₃ С) +[(α + Fе₃ С) + Fе₃ С)] +Fе₃ С_II;

CC¹FK - (γ + Fе₃ С) +Fе₃ С_I;

C^IC^1IKK^I - [(α + Fе₃ С) + Fе₃ С)] +Fе₃ С_I;

Классификация сталей и чугунов по диаграмме железо-углерод приведена в табл. 64.2.

Таблица 64.2

Классификация сталей и чугунов

Содержание углерода, %	Наименование материала
< 0,02	технически чистое железо
0,02 – 0,8	доэвтектоидная сталь
0,8	эвтектоидная сталь
0,8 – 2,14	заэвтектоидная сталь
2,14 - 4,3	доэвтектический чугун
4,3	эвтектический чугун
4,3 – 6,67	заэвтектический чугун

Рассмотрим кристаллизацию некоторых сплавов.

I. Доэвтектоидный сплав (рис. 64.3):

- участок 0 - 1 – охлаждение жидкого сплава (L);

- участок 1 - 2 – кристаллизация аустенита: L → L+ γ;

- участок 2 - 3 – охлаждение аустенита ( γ );

- участок 3 - 4 – кристаллизация феррита из аустенита:γ → γ + α;

- участок 4 - 4¹ – изотермическое превращение аустенита в перлит:

γ + α → (α + Fе₃ С) + α;

- участок 4¹ - 5 – охлаждение структуры (α + Fе₃ С) + α;

Рис. 64.3. Изменение структуры доэвтектоидного сплава

в процессе охлаждения

II. Заэвтектоидный сплав (рис. 64.4):

- участок 0 - 1 – охлаждение жидкого сплава (L);

- участок 1 - 2 – кристаллизация аустенита: L → L+ γ;

- участок 2 - 3 – охлаждение аустенита(γ);

- участок 3 - 4 – кристаллизация вторичного цементита из аустенита:

γ → γ + Fе₃ С_II;

- участок 4 - 4¹ – изотермическое превращение аустенита в перлит:

γ + Fе₃ С_II → (α + Fе₃ С_II) + Fе₃ С_II;

- участок 4¹ - 5 – охлаждение структуры (α + Fе₃ С_II) + Fе₃ С_II.

Рис. 64.4. Изменение структуры заэвтектоидного сплава

в процессе охлаждения

Контрольные вопросы

1. Каково назначение диаграммы состояния сплава железо-углерод?

2. Назовите фазы сплава железо-углерод, дайте их определение и укажите свойства.

3. Какие кристаллические решетки имеют феррит, аустенит, графит и цементит?

4. Назовите характерные точки диаграммы железо-углерод. Что они показывают?

5. Назовите характерные линии диаграммы железо-углерод. Что они показывают?

6. В чем различие эвтектического и эвтектоидного превращений в железо-углеродистых сплавах?

На долю углеродистых сталей приходится 80 % от производства всех металлов и сплавов.

Углеродистые стали имеют следующие достоинства:

1. Низкая стоимость.

2. Удовлетворительные механические свойства (стали относятся к сталям нормальной прочности).

3. Хорошая обрабатываемость резанием.

Недостатки углеродистых сталей:

1. Низкая технологичность при термической обработке. Стали имеют высокую критическую скорость закалки, закаливаются только в воде, что вызывает деформацию деталей. Для получения одинаковой прочности с легированными сталями их подвергают низкому отпуску (легированные стали – высокому отпуску, полностью снимающему закалочные напряжения), что сохраняет в детали высокие закалочные напряжения.

2. Небольшая прокаливаемость (менее 12 мм).

3. Низкая коррозионная стойкость.

Дата добавления: 2017-01-13