4. Железо и его сплавы

Студент должен уметь на память вычертить диаграмму состояния железо-цементит и определить все фазы и структурные составляющие этой системы, а также построить с помощью правила фаз кривые охлаждения для любого сплава; четко разбираться в классификации железоуглеродистых сплавов и усвоить, что различие между тремя классами (техническое железо, сталь, чугун) не является формальным (по содержанию углерода). Разные классы сплавов принципиально различаются по структуре и свойствам. Необходимо знать, что технические железоуглеродистые сплавы состоят не только из железа и углерода, но обязательно содержат постоянные примеси, попадающие в сплав в результате предыдущих операций при выплавке.

Разберите диаграмму состояния железо - графит, которая по графическому начертанию почти не отличается от диаграммы железо – цементит, что облегчает ее запоминание. Количественные изменения в положении линий диаграммы касаются смещения эвтектической и эвтектоидной линий в точке S' и Е'. Качественное изменение заключается в замене в структуре во всех случаях цементита графитом.

Изучите влияние легирующих элементов на критические точки железа и стали и объясните, при каком сочетании углерода и соответствующего легирующего элемента могут быть получены легированные стали ферритного, перлитного, аустенитного и ледебуритного классов.

Уясните влияние постоянных примесей на строение чугуна и разберитесь в различии металлической основы серых чугунов разных классов. Запомните основные механические свойства и назначение чугунов различных классов и их маркировку. Обратите внимание на способы получения ковких и высокопрочных чугунов. Изучите физическую сущность процесса графитизации.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое феррит, аустенит, перлит, цементит и ледебурит? 2. Какие превращения происходят в сплавах при температурах А₁, А₂, А₃, А₄ , А_cm? 3. Построить с помощью правила фаз кривую охлаждения для стали с 0,8% С и для чугуна с 4,3% С. 4. Каковы структура и свойства технического железа, стали и белого чугуна? 5. Как классифицируют по структуре стали и белые чугуны? 6. В каких условиях выделяется первичный, вторичный и третичный цементиты? 7.Каково строение ледебурита при комнатной температуре и при температуре, немного выше эвтектоидной ? 8. Как влияют легирующие элементы на положение критических точек А₁, А₃, А₄, А_cm? 9. Какие легирующие элементы являются карбидообразующими? 10. Какие легирующие элементы способствуют графитизации? 11. Как влияют легирующие элементы на свойства феррита и аустенита?

12. Как классифицируют легированные стали по структуре в равновесном состоянии? 13. В чем отличие серого чугуна от белого? 14. Классификация и маркировка серых чугунов. 15. Каковы структуры серых чугунов? 16. Как получают высокопрочный чугун? Его строение, свойства и назначение. 18. В чем различие в строении и модифицированного чугунов? 19. Сравните механические свойства серого, ковкого и высокопрочного чугунов.