Структуры железоуглеродистых сплавов

Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.

Особую группу составляют сплавы с содержанием углерода менее 0,02% (точка Р), их называют техническое железо. Структура таких сплавов после окончания кристаллизации состоит или из зерен феррита, при содержании углерода менее 0,005 %, или из зерен феррита и кристаллов цементита третичного, расположенных по границам зерен феррита, если содержание углерода от 0,005 до 0,02 %.

Углеродистыми сталями называют сплавы железа с углеродом, содержащие 0,02…2,14 % углерода, заканчивающие кристаллизацию образованием аустенита.

Структура сталей формируется в результате перекристаллизации аустенита. Микроструктуры сталей представлены на рисунке 9.2.

Рисунок 9.2  Микроструктуры сталей: а – доэвтектоидная сталь (Ф+П); б – эвтектоидная сталь (пластинчатый перлит); в – эвтектоидная сталь (зернистый перлит); г – заэвтектоидная сталь (П+Ц_II).

 

По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на доэвтектоидные (0.2%<C<0.8%), структура феррит + перлит Ф+П (рис. 9.2 а); эвтектоидные (С = 0,8%), структура перлит (П), перлит может быть пластинчатый или зернистый (Рисунок 9.2 б и 9.2 в); заэвтектоидные (0,8%<C<2.14%), структура перлит + цементит вторичный (П + Ц_II), цементитная сетка располагается вокруг зерен перлита.

По микроструктуре сплавов можно приблизительно определить количество углерода в составе сплава, учитывая следующее: количество углерода в перлите составляет 0,8 %, в цементите – 6,67 %. Ввиду малой ратворимости углерода в феррите, принимается, что в нем углерода нет.

Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.

Наличие легкоплавкого ледебурита в структуре чугунов повышает их литейные свойства.

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой состояния железо – цементит, отличаются высокой хрупкостью. Цвет их излома – серебристо-белый. Такие чугуны называются белыми чугунами.

Микроструктуры белых чугунов представлены на рисунке 9.3.

Рисунок 9.3 – Микроструктуры белых чугунов: а – доэвтектический белый чугун(П+Л+Ц_II); б – эвтектический белый чугун (Л); в – заэвтектический белый чугун (Л+Ц_I).

По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на: доэвтектические >(2/14%<C<4.3%), структура перлит + ледебурит + цементит вторичный (П+Л+Ц_II); эвтектические (C=4.3%), структура ледебурит (Л) (рис. 9.3 б); заэвтектические (4.3%<C<6.67%), структура ледебурит + цементит первичный (Л+Ц_I) (рис. 9.3 в).

В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с цементитом, входящим в состав ледебурита.

Лекция 10.

Стали. Влияние углерода и примесей на свойства сталей.Назначение легирующих элементов. Классификация и маркировка сталей. Углеродистые стали обыкновенного качества (ГОСТ 380). Качественные углеродистые стали. Качественные и высококачественные легированные стали. Легированные конструкционные стали. Легированные инструментальные стали. Быстрорежущие инструментальные стали. Шарикоподшипниковые стали.

Стали являются наиболее распространенными материалами. Обладают хорошими технологическими свойствами. Изделия получают в результате обработки давлением и резанием.

Достоинством является возможность, получать нужный комплекс свойств, изменяя состав и вид обработки. Стали, подразделяют на углеродистые и легированные.