Лекція №5

Тема: Вуглецеві сталі та чавуни.

5.1 Вплив вуглецю на властивості сталей.

5.2 Сталі конструкційні вуглецеві.

5.3 Сталі інструментальні.

5.4 Типи чавунів.

5.1 Вплив вуглецю на властивості сталей.

Залізовуглецеві сплави, що вмішують до 0, 02%С мають назву нічне залізо. Якщо вміст вуглецю складає від 0,02%С до 2,14%С, то такі сплави називаються сталями. Сплави, які мають вміст вуглецю вище 2,14%С звуться чавунами.

Технічне залізо, що вмішує менш, ніж 0,02%С, при кімнатній температурі буде мати структуру фериту. При збільшенні вмісту вуглецю до 0,02% в межах зерен з'являються прошарки третинного цементиту. Його поява знижує пластичність заліза. Цементит, як і ферит, після травлення розчином азотної кислоти у спирті залишається світлим, протравлюються тільки межі зерен. Для посилення контрасту між цементитом та феритом мікрошліф протравлюють пікратом натрію, який надає цементиту темного кольору. В залежності від вмісту вуглецю сталі поділяють на:

1)доевтектоїдні, що вміщують до 0,8%С. Структура цих сталей: світлі зерна фериту та темні перліту. При великому збільшенні перліт виглядає під мікроскопом як набір світлих пластин фериту та цементиту, які чергуються і мають темні межі між собою, При невеликому збільшенні (в 100-200 разів) межі таких пластин зливаються, що надає перліту темного кольору. Разом із збільшенням вмісту вуглецю кількість перліту збільшується, а фериту зменшується.

2) евтектоідну сталь, що вміщує 0,8%С. Структура сталі перлітна.

3)заевтоктоїдні сталі, що вмішують більше 0,8%С. Структура цих сталей темні зерна перліту, на межі між ними світла сітка цементиту.

2. Сталі конструкційні вуглецеві.

За призначенням вуглецеві сталі поділяються на дві основні групи: конструкційні та інструментальні. Конструкційні вуглецеві сталі (вміст вуглецю до (0,07 - 0,85%) широко використовують в промисловості. Низьковуглецеві сталі 05, 08, 10 з 0,05 - 0,1%С використовують для штампованих та зварних виробів (баки, котли, кузова, крила автомобілів). Механічні властивості після нормалізації тим = 340 МПа; _0,2 =200-210 МПа; = 31-33%. Сталі 15, 20, 25 з 0,15-0,25%С використовують без термічної обробки або в нормалізованому стані для виготовлення цементованих виробів (вали, шестірні, кулачки). Сталі з таким вмістом вуглецю у вигляді кутиків, швелерів та балок застосовують для металоконструкцій (_тим = 380-460 МПа; _0,2 =230-280 МПа; = 23-27%).

Більшість деталей в машинобудуванні (осі, вали, шестірні, втулки, болти) виготовляють із середньовуглецевих сталей 30, 40, 45, 50 з 0,3-0,55%С (тим = 500-610 МПа; 0,2 = 300-360 МПа; = 16-21%).

Конструкційні сталі 60, 65, 70, 80 і 85 з підвищеним вмістом вуглецю до 0,6-0,85%С використовують після гартування і відпуску (тим = 800 МПа; HRC 40-45) головним чином як пружинно-ресорні.

Рис. 2 Залежність механічних властивостей сталей від вмісту вуглецю

5.3 Сталі інструментальні.

Сталі У7 (У7А), У10 (У10А), У11 (11А), У12 (У12А), що мають 0,7 – 1,3%С використовують для виготовлення різального та штампового інструменту (зубила, різці, свердла, фрези, плашки, пуансони, матриці і т.д.). Вуглецеві інструментальні сталі у відпаленому стані характеризуються невисокою твердістю (НВ 166-192) і доброю оброблюваністю різанням і тиском. Після гартування та низького відпуску твердість становить HRC 60-65, границя міцності при згині  = 250-350 МПа.