Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Железо и сплав
на его основе.
тали
1
ЛЕКЦИЯ №6. ЧАСТЬ 1
Алексеева Юлия Олеговна
асп
. 2 года ФАКИ МФТИ
младший научный сотрудник лаборатории
прикладных нанотехнологий МФТИ
Компонент и фаз в системе
железо
-
углерод
Две диаграммы железоуглеродистых сплавов:
Метастабильная
Fe
−
Fe
3
C
Стабильная
Fe
−
C
Гр
2
3
4
Железо
Серебристо
-
белый пластичный металл из
VIII
группы
Периодической системы химических элементов
Д.И. Менделеева, атомный номер 26,
t
пл
= 1539
C
Чистое
железо
не более P.PPP1% примесей
Техническое
железо
не более P.1
P.2% примесей
5
6
Углерод
Принадлежит
IV
группе Периодической системы
химических элементов Д.И. Менделеева.
В природе: графит (
t
пл
= 3500
C
)
и алмаз.
7
8
Алмаз
графит
9
Феррит (Ф)
раствор
С
в
Fe
α
Аустенит (А)
раствор
С
в
Fe
γ
Цементит (Ц)
Fe
3
C
, 6.67%
C
Ледебурит (Л)
Перлит (П)
S изотермических
превращения:
Перитектическое (1 499 ⁰С)
Эвтектическое (1 147 ⁰С)
Эвтектоидное
(727 ⁰С)
Диаграмма
состони
железо
-
цементит
10
HB
твёрдость по
Бринелю
,
относительное удлинение после разрыва
11
тали
Чугун
Диаграмма
состони
железо
-
цементит
Феррит (Ф)
раствор
С
в
Fe
α
Аустенит (А)
раствор
С
в
Fe
γ
Цементит (Ц)
Fe
3
C
, 6.67%
C
Ледебурит (Л)
Перлит (П)
S изотермических
превращения:
Перитектическое (1 499 ⁰С)
Эвтектическое (1 147 ⁰С)
Эвтектоидное
(727 ⁰С)
12
тал
Многокомпонентный сплав, в котором наряду с
углеродом, определяющим её механические и
технологические свойства, содержатся
остаточные раскисляющие элементы (
Mn
,
Si
,
Al
),
а также переходящие из шихты элементы (
Cr
,
Ni
,
S
,
P
и др.), допустимые массовые доли которых
регламентируются стандартом.
13
Шихта
Смесь исходных материалов, а в некоторых
случаях (при выплавке чугуна в доменной
печи) и топлива в определённой пропорции,
подлежащая переработке в металлургических,
химических и других агрегатах.
14
ПРименение
углеродист х сталей
15
16
Стали
По содержанию
углерода
Низкоуглеродистые
P.S% С
Среднеуглеродистые
0.3
-
P.6% С
Высокоуглеродистые
P.6% С
По назначению
Конструкционные
Строительные
P.25% С
Машиностроительные
P.8% С
Цементуемые
P.25% С
Улучшаемые
0.3
-
P.5% С
Пружинно
-
рессорные
0.5
-
P.8 % С
Инструментальные
По качеству
Обыкновенные
0.06%
S
и
0.07% P
Качественные
0.0
4
%
S
и
0.035% P
Высококачественные
0.0
25
%
S
и
0.025% P
По степени
раскисления
Спокойные
0.15
-
0.3%
Si
и
0.002% O
2
Полуспокойные
0.
0
5
-
0.
15
%
Si
и
0.01% O
2
Кипящие
0.
0
5%
Si
и
0.02% O
2
По структуре
Доэвтектоидные
феррит + перлит
Эвтектоидные
перлит
Заэвтектоидные
перлит + вторичный цементит
Раскисление
Процесс
удаления
из жидкого металла
кремния и кислорода
, проводимый с целью
предотвращения хрупкого разрушения стали
при горячей деформации
17
Раскисление
и легирование
стали в ковше
Влиние посторонних примесей
на углеродист е стали
Углеродистая сталь
инструментальная или
конструкционная сталь, не содержащая
легирующих добавок
85%
Легированная сталь
сталь, которая, кроме
обычных примесей, содержит легирующие
элементы, специально вводимые в
определённых количествах для обеспечения
требуемых физических или механических
свойств
15%
18
Влиние посторонних примесей
на углеродист е стали
+
Марганец
Mn
O
2
пиролюзит
+
Кремний
S
iO
кремнезем
Фосфор
P
хладноломкость!
Сера
S
,
F
e
S
,
MnS
охрупчивание
!
Кислород
F
e
O
,
Fe
2
O
3
прочность и
пластичность!
Азот
охрупчивание
!
Водород
охрупчивание
!
19
Марганец и кремний
Марганец
: 0.3
0.8 %
Уменьшает воздействие серы и кислорода
Кремний
: 0.4 %
Упрочнение
Активный
раскислитель
Полезные примеси!
20
Неметаллические примеси
Сера
: P.PS5‧P.P6 %
Эвтектика
Fe
S
при 988 ⁰С
Красноломкость
Фосфор
: P.P25‧P.P45 %
Упрочнение
Снижение пластичности и вязкости
Охрупчение
Вредные примеси!
21
Газов е примеси
Азот и кислород:
Повышение порога хладноломкости
Снижение ударной вязкости
Водород
: P.PS5‧P.P6 %
Охрупчение
Образование тонких трещин
флокенов
Образование множества мелких пор
Вредные примеси!
22
23
примеси
Постоянные
e
Полезные
e
Кремний
e
Марганец
e
Вредные
e
Сера
e
Фосфор
Скрытые
e
Азот
e
Кислород
e
Водород
Специальные
(легирующие)
e
Хром
e
Никель
e
Молибден
e
Вольфрам
e
Титан
e
Ниобий
e
Кобальт
e
Алюминий
e
Медь
e
Азот
e
Бериллий
Случайные
Влиние Легиру…их лементов
на структуру и свойства стали
Упрочнение феррита (стали в незакаленном
состоянии)
Устойчивость аустенита (улучшение структуры
стали, её
прокаливаемости
)
Прочность при повышенных и высоких
температурах эксплуатации
Коррозионная стойкость
Износостойкость
Особые физические и электрические свойства
24
Влиние Легиру…их лементов
на полиморфн е превра…ени сталей
25
Аустенитные
Кобальт
Никель
Марганец
Углерод
Азот
Ферритные
Хром
Молибден
Вольфрам
Кремний
Титан
Влиние Легиру…их лементов
на фазов е превра…ени сталей
26
27
28
Влиние Легировани
на
свойства феррита и
аустенита
Влиние Углерода на свойства
углеродист х сталей
Улучшаются:
+
Твёрдость
+
Прочность
+
Текучесть
Ухудшаются:
Пластичность
Вязкость
Электропроводность
Магнитная
проницаемость
Остаточная индукция
29
30
Стали
По содержанию
углерода
Низкоуглеродистые
P.S% С
Среднеуглеродистые
0.3
-
P.6% С
Высокоуглеродистые
P.6% С
По назначению
Конструкционные
Строительные
P.25% С
Машиностроительные
P.8% С
Цементуемые
P.25% С
Улучшаемые
0.3
-
P.5% С
Пружинно
-
рессорные
0.5
-
P.8 % С
Инструментальные
По качеству
Обыкновенные
0.06%
S
и
0.07% P
Качественные
0.0
4
%
S
и
0.035% P
Высококачественные
0.0
25
%
S
и
0.025% P
По степени
раскисления
Спокойные
0.15
-
0.3%
Si
и
0.002% O
2
Полуспокойные
0.
0
5
-
0.
15
%
Si
и
0.01% O
2
Кипящие
0.
0
5%
Si
и
0.02% O
2
По структуре
Доэвтектоидные
феррит + перлит
Эвтектоидные
перлит
Заэвтектоидные
перлит + вторичный цементит
31
32
33
34
Недостатки
Не обеспечивают требуемых свойств по
хладостойкости
!
Сибирь и Крайний Север
Малая прочность
Большой расход металла
Большая масса металлоконструкций
За счёт термического упрочнения углеродистых
сталей, применения низколегированных сталей.
35
Железо и сплав
на его основе.
чугун
39
ЛЕКЦИЯ №
6. ЧАСТЬ 2
Алексеева Юлия Олеговна
асп
. 2 года ФАКИ МФТИ
младший научный сотрудник лаборатории
прикладных нанотехнологий МФТИ
40
тали
Чугун
Диаграмма
состони
железо
-
цементит
Феррит (Ф)
раствор
С
в
Fe
α
Аустенит (А)
раствор
С
в
Fe
γ
Цементит (Ц)
Fe
3
C
, 6.67%
C
Ледебурит (Л)
Перлит (П)
S изотермических
превращения:
Перитектическое (1 499 ⁰С)
Эвтектическое (1 147 ⁰С)
Эвтектоидное
(727 ⁰С)
41
Чугуны
Белые
Серые
Высокопрочные
Ковкие
42
Бел й Чугун
43
44
Бел й Чугун
45
ер й Чугун
+ Графит (в форме пластин)
ªпустоты, трещины…
Влиние посторонних примесей
на
ер й чугун
+
Марганец
Mn
(0.2
-
1.1%)
мех.
с
в
-
ва
+
Кремний
S
iO
кремнезем
+
Фосфор
P
(
1 %)
износостойкость
Сера
S
(1
-
3%)
мех., литейные
св
-
ва
46
47
Чугун
48
В сокопрочн е Чугун
+ модифицирование магнием
49
Ковкие Чугун
+ Графит (в форме хлопьев)
51
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОЫ ПО ЛЕКЦИИ
№
6
Вариант 1
1.
Как влияет содержание
серы и фосфора на
свойства стали?
2.
Приведите
примеры
полезных
примесей в
стали.
3.
Белый чугун
. Его структура.
4.
Высокопрочный чугун.
Вариант
2
1.
Как влияют марганец и
кремний на механические
свойства стали?
2.
Приведите
примеры
вредных
примесей в стали.
3.
Серый чугун. Его структура
.
4.
Ковкий чугун.
52