Структури залізовуглецевих сплавів

 

Всі сплави системи залізо - цементит по структурній ознаці ділять на дві більші групи: сталі й чавуни.

Особливу групу становлять сплави зі змістом вуглецю менш 0,02% (крапка Р), їх називають технічне залізо. Мікроструктури сплавів представлені на мал. Структура таких сплавів після закінчення кристалізації складається або із зерен фериту, при змісті вуглецю менш 0,006 %, або із зерен фериту й кристалів цементиту третинного, розташованих по границях зерен фериту, якщо зміст вуглецю від 0,006 до 0,02 %.

М ікроструктури технічного заліза: а - зміст вуглецю менш 0,006%; б - зміст вуглецю 0,006...0,02 %

 

Вуглецевими сталями називають сплави заліза з вуглецем, що містять 0,02...2,14 % вуглецю, що закінчують кристалізацію утворенням аустеніту.

Вони мають високу пластичність, особливо в аустенітному стані.

Структура сталей формується в результаті перекристалізації аустеніту.

Мікроструктури сталей: а - доевтектоїдна сталь ; б - евтектоїдна сталь (пластинчастий перліт); в - евтектоїдна сталь (зернистий перліт); г - заевтектоїдна сталь.

 

По змісту вуглецю й за структурою стали підрозділяються на доевтектоїдні, структура ферит + перліт; евтектоїдні, структура перліт (П), перліт може бути пластинчастий або зернистий; заевтектоїдні, структура перліт + цементит вторинний (П + ЦII), цементитна сітка розташовується навколо зерен перліту.

По мікроструктурі сплавів можна приблизно визначити кількість вуглецю в складі сплаву, з огляду на наступне: кількість вуглецю в перліті становить 0,8 %, у цементиті - 6,67 %. Через малий розчинність вуглецю у фериті, приймається, що в ньому вуглецю немає.

Сплави заліза з вуглецем, що містять вуглецю більше 2,14 % (до 6,67 %), що закінчують кристалізацію утворенням евтектики (ледебуриту), називають чавунами.

Наявність легкоплавкого ледебуриту в структурі чавунів підвищує їхні ливарні властивості.

Чавуни, що кристалізуються відповідно до діаграми стани залізо - цементит, відрізняються високою крихкістю. Колір їхнього зламу - сріблисто^-білий. Такі чавуни називаються білими чавунами.

Мікроструктури білих чавунів представлені на мал.

Мікроструктури білих чавунів: а - доевтектичний білий чавун; б - евтектичний білий чавун (Л); в - заевтектичний білий чавун .

 

По кількості вуглецю й за структурою білі чавуни підрозділяються на: доевтектичні , структура перліт + ледебурит + цементит вторинний; евтектичні, структура ледебурит (Л); заевтектичні, структура ледебурит + цементит первинний.

У структурі доевтектичних білих чавунів присутній цементит вторинний, котрий утвориться в результаті зміни сполуки аустеніту при охолодженні (по лінії ES). У структурі цементит вторинний зливається із цементитом, що входить до складу ледебуриту.

Фазова сполука сталей і чавунів при нормальних температурах той самий, вони складаються з фериту й цементиту. Однак властивості сталей і білих чавунів значно різняться. Таким чином, основним фактором, що визначає властивості сплавів системи залізо - цементит є їхня структура.

Лекція

 Сталі. Класифікація й маркування сталей.

 

Сталі є найпоширенішими матеріалами. Мають гарні технологічні властивості. Вироби одержують у результаті обробки тиском і різанням.

Достоїнством є можливість одержувати потрібний комплекс властивостей, змінюючи сполуку й вид обробки. Сталі підрозділяють на вуглецеві й леговані.

 

Вплив вуглецю й домішок на властивості сталей

 

Вуглецеві сталі є основними. Їхні властивості визначаються кількістю вуглецю й змістом домішок, які взаємодіють із залізом і вуглецем.

 

Вплив вуглецю 

 

З ростом змісту вуглецю в структурі сталі збільшується кількість цементиту, при одночасному зниженні частки фериті. Зміна співвідношення між тридцятилітніми приводить до зменшення пластичності, а також до підвищення міцності й твердості. Міцність підвищується до змісту вуглецю близько 1%, а потім вона зменшується, тому що утвориться груба сітка цементиту вторинного.

Вуглець впливає на грузлі властивості. Збільшення змісту вуглецю підвищує поріг холодноламкості й знижує ударну в'язкість.

Підвищуються електроопір й коерцитивна сила, знижуються магнітна проникність і щільність магнітної індукції.

Вуглець впливає й на технологічні властивості. Підвищення змісту вуглецю погіршує ливарні властивості сталі (використовуються сталі зі змістом вуглецю до 0,4 %), оброблюваність тиском і різанням, зварюваність. Варто враховувати, що сталі з низьким змістом вуглецю також погано обробляються різанням.