Връзки между структурата и свойствата на въглеродните стомани и чугуните

Въпроси по теория по темата "Изследване на връзката между структурата и свойствата на въглеродните стомани и чугуните" по предмета Материалознание в MSTU im. Бауман.

1. Какви фази се съдържат в желязо-въглеродните сплави, каква е кристалната структура и свойствата на тези фази?

Фазите в желязо-въглеродните сплави са течен разтвор, ферит, аустенит, циментит и свободен въглерод под формата на графит.

Феритът е мека, пластмасова фаза със следните механични свойства: σw = 300MPa; 5 = 40%; Ψ = 70%; KCU = 2,5 MJ/m 2; HB 800-1000.
Аустенитът е твърд разтвор за включване на въглерод във Feγ. Има fcc решетка. Аустенитът е пластмаса, но по-здрав от ферит (НВ 1600-2000).
Циментит - железен карбид Fe3C. Съдържа 6,69% C и има сложен ромbic решетка. При нормални условия циментитът е твърд (HB 8000) и crпок.
Графитът е въглерод, който се освобождава в желязо-въглеродни сплави в свободно състояние. Има шестоъгълна кристална решетка. Графитът е електропроводим, химически устойчив, нисъкЧен, мек.

2. Каква е евтектичната трансформация в желязо-въглеродните сплави?

При 1147 ° C протича реакция, в резултат на която се образува евтектика: смес от аустенит и цементит - ледебурит
Евтектична трансформация по ECF линията (1147 ° C): ZhC -> [AE + C] - 4,3% C;

3. Какво представлява евтектоидната трансформация в желязо-въглеродните сплави?

Евтектоидна трансформация на линията PSK (727 ° C): AS -> [FR + C]. Ферит + циментит - перлит - 0,8% С.

4. Как се появява циментитът в желязо-въглеродните сплави? Посочете всички начини за образуване на цементит.

С изотермична трансформация:
Евтектична трансформация: Ледебурит - смес от аустенит и циментит
Евтектоидна трансформация: Перлитът е смес от ферит и цементит

При охлаждане: при температура 20-25 ° C, ледебуритът е смес от циментит и перлит.

5. Какво е перлит, как се образува, какви са неговите свойства.

Перлитът е смес от две фази, образувани по време на евтектоидната трансформацияschenia, в резултат на което ферит и цементит се освобождават от аустенита. Перлитът най-често има ламеларна структура и е силна структурашумов компонент: σw = 800-900 MPa; σ0,2 = 450 МРа; δ≤16%; HB 1800-2200.

6. Какво представлява вторичният цементит, как се образува, как влияе върху свойствата на желязо-въглеродните сплави?

С намаляването на концентрацията на α в твърдия разтвор, попада под формата на твърд разтвор на β-състав. Изпадамкристалите на твърдия разтвор β се наричат вторични и означават βII; това подчертава, че те са изпаднали от твърд разтвор, а не от течност.

Формира се в хиперевтектоидна стомана. Отделянето на вторичния цементит от аустенита предхожда евтектоидната трансформацияв тези стомани в температурния диапазонкръгли точки 3-4. При бавно охлаждане вторичният цементит се утаява на границите на зърната на аустенита, образувайки непрекъснатолобове, които приличат на лека мрежа на микрографии.

7. По какво се различава стоманата от чугуните? Какви са структурните компоненти в пре- и хиперевтектоидните стомани и в хипоевтектичните бели чугуни?

Диаграмата е разделена на региони по съдържание на въглерод: 0–2,14% - стомана (0–0,8% - хиперевтектоидна стомана, 0,8–2,14% - хиперевтектоидна стомана); 2,14–6,67% - чугун (2,14–4,3% - хиперевтектичен чугун, 4,3–6,67% - хиперевтектичен чугун).

8. Кои чугуни са бели? Какви са характеристиките на тези чугуни, как се използват на практика?

9. Кои чугуни са сиви? По какво се различават от белите чугуни? Какви са структурните съставки на сивите чугуни? Какви са предимствата и недостатъците на сивите чугуни? Как се маркират сивите чугуни? Как се използват?

Чу се нарича сивогуни с ламеларен графит. По химичен състав, сив чугуните се делят на обикновени (незаконнибани) и легирани. Обикновени сиви чугуни със сложен съставVA, съдържащ основните елементи: Fe-C-Si и постоянни примеси: Mn, P и S. Съдържанието на тези примеси в сивите чугуни варира от 2,2-3,7% C; 1-3% Si; 0,2-1,1% Mn; 0,02-0,3% P и 0,02-0,15% S.

Структурна схема на чугуните в зависимост от съдържанието на силиций и въглерод.

I - бял чугун; II - половин чугун; III, IIIa, IIIb - сив перлит (перлит + графит), феритно-перлит (ферит + перлит + графит) и феритен (ферит + графит) чугун, съответно.

Сив чугун лоша устойчивостУстойчивост на опън, ниска якост и пластичност. Класът на сивия чугун се състои от буквите СЧ и цифра, указваща стойността на максималната якост на опън. По-добре е да използвате чугун за части, работещи на сгъстен въздух.вратовръзка.

10. Какво представлява графитизацията на чугун, от какви фактори зависи? Каква може да бъде структурата на металната основа от сиви чугуни и как да се получи желаната структура?

Графитизацията на чугуните се влияе от съдържащите се в тях елементи: Fe-C-Si и постоянни примеси: Mn, P и S. В малки количества обикновените сиви чугуни могат да съдържат Cr, Ni и Cu. Степента на графитизация в чугуна се увеличава с увеличаване на задържащ въглерод и силиций. Елементи, които възпрепятстват графитизацията (белинаса манган, сяра, хром.

Основните елементи, които регулират структурата на металната основа от сив чугун, са въглеродът и сметанатаНий. В допълнение към химичния състав, структуратачугунът и неговите свойства зависят от тяхфактори на околната среда като скорости на охлаждане.

11. Какви фактори определят силата на сивите чугуни? Как графитните включвания влияят върху механичните свойства на сивите чугуни?

Лоши механични свойства, грагодни в същото време придава на чугуна редица ценни свойства. Той раздробява стружки по време на рязане, има смазващ ефект и, следователятно, повишава износоустойчивостта на чугуна, придава го амортизиращ начинност. Освен това ламеларният графит осигурява ниска чувствителност на чугуна към повърхностни дефекти.

Механичните свойства на сивия чугун зависят от свойствата на металната сърцевинанови и главно количествата, формите и размерите на графита вкл.Ний. Силата, твърдостта и износоустойчивостта на чугуните се увеличават с увеличаване на количеството перлит в метала бешеново. Решаващото влияние на графита се дължи на факта, че неговите плочи, чиято якост е незначителна, го правят действат като порязвания или пукнатини.

12. Каква форма на графит съдържат пластичните ютии? Как да направите обикновен чугун с висока якост? Каква е структурата на металната основа на този чугун? Какви са предимствата и недостатъците на пластичните ютии? Как се маркират пластичните ютии? Как се използват?

Високо чугуните се наричат трайни, при които графитът е сферичен. Получават се чрез модификация с магнезий, който се въвежда в течно желязо в количество 0,02-0,08%. По структура азталисна основа с висока якост chugong може да бъде феритен или забуквално.

Сфероидалните графитни чугуни имат по-висока производителности известна пластичност. Те маркират пластичните чугуни чрез тяхната максимална якост и удължение (HF + номер).

Чугуните с висока якост се използват в различни отрасли на технологията. От тях,оборудване за валцови мелници, корпуси на парни турбини, колянови валове, бутала и много другидруги критични подробности, работатопене при висока цикличност условия на натоварване и износване.

13. Кои чугуни са пластични? Каква форма на графит съдържат пластичните ютии? Как се формира структурата на ковкото желязо? Как се получава графитизация по време на отгряване на бял чугун? Какви са предимствата и недостатъците на пластичните ютии? Как се маркират пластичните ютии? Как се използват?

Ковките са чугуните, в които графитът има люспи.видна форма. Според структурата на металната основа, която се определя от режима на отгряване, ковките чугуни са феритни и перлитни.

По време на продължително (10-15 часа) излагане при температура малко под евтектичната температура - 950 - 1000 ° C, първите стографика на дия. След това температурата бавно се намалява. В този случай настъпва междинен етап на графитизация. Вторият етап на графитизация протича или с много бавно охлаждане в евтектоидния температурен диапазон, или с дълъгекспозиция (25-30 часа) малко под температурата на евтектоидната трансформацияния (720-740 ° C).

В резултат на това отгряване продължете70-80 часа се отделя целият въглероде свободен и оформенструктура, състояща се от феритни и въглеродни отгрявани.

От Липсата на отливки, които се освобождават напълно по време на отгряването, компактната форма и изолирането на графитни включвания, определят високите механични свойства на пластичните ютии. Липса на пластични ютии - новоцена. Маркировка: CN + номер (σв - δ)

14. Какво обяснява разликата в механичните свойства на сивото, пластичното и пластичното желязо?

Разликата в механичните свойства на сивото, пластичното и пластичното желязо се обяснява със структурата на металната основа, броя, формата и размера на графитните включвания.Ний.