Диаграмма состояния железо-углерод (цементит).

Диаграмма состояния - это графическое изображение фазового со­стояния всех сплавов данной системы в зависимости от температуры и концентрации компонентов. Обычно они строятся для равновесных ус­ловий и могут характеризовать процессы, происходящие в сплавах при малых скоростях нагрева и охлаждения.

Диаграммы состояния позволяют научно обоснованно выбирать сплавы с заданными свойствами, а также режимы термической обра­ботки, литья, сварки, обработки давлением.

Диаграмму состояния строят обычно экспериментально. Для ее по­строения используют термический метод, с помощью которого пол­учают кривые затвердевания и охлаждения сплавов. По остановкам и перегибам на этих кривых определяют температуру превращений.

Геометриче­ское место точек, образующих линию начала затвердевания, называют линией ликвидус, линию конца затвердевания – линией солидус.

17) Структура стали после медленного охлаждения состоит из феррита и цементита.

Феррит имеет низкую прочность, но достаточную пластичность, а цементит хар-ся высокой твердостью, но при этом он хрупок. Поэтому с ростом содержания углерода в стали растет содержание цементита, а следовательно возрастает твердость и прочность и уменьшается пластичность и вязкость.

Рост прочности стали происходит при содержании углерода до 0,83%. При дальнейшем росте содержания углерода прочность начинает снижаться. Это связано с образованием в сетке хрупкого цементита вокруг зерен перлита. Также углерод оказывает существенное влияние на технологические св-ва стали. Чем больше углерода, тем хуже сталь сваривается, сложнее режется и обрабатывается давлением в холодном и горячем состоянии.

Содержание марганца и кремния в углеродистой стали в качестве примесей обычно не превышает 0,8% и 0,4% соответственно.

Кремний растворяясь в феррите резко его упрочняет, но при этом снижается пластичность. Марганец также повышает прочность феррита и при этом существенно снижает красноломкость стали.

Красноломкость- это хрупкость стали при высоких t-ах, вызванная наличием серы.

18) Сера и фосфор-это вредные примеси в стали, попадающие в нее из руды. Сера с железом образует сульфид. В свою очередь сульфид с железом образует эвтектику с t плавления 988⁰С. При кристаллизации эта эвтектика располагается по границам зерен. При нагревании стали до t прокатки или ковки(свыше 1000⁰С) эвтектика расплавляется. Это приводит к нарушению связи между зернами. Поэтому при деформации возникают надрывы и трещины. Это и есть красноломкость стали. Если в стали присутствует марганец, то вместо сульфида железа будет образовываться сульфид марганца, у которого t свыше 1600⁰С.

Кроме красноломкости сера снижает пластичность, свариваемость, коррозионную стойкость и несущую способность при циклических и динамических воздействиях. Поэтому содержание серы в стали не должно быть выше 0.06%.

Фосфор при малых кол-вах растворяется в железе, образуется тв. р-р. При этом из-за сильного искажения кристаллической решетки увеличивается прочность, но значительно снижается пластичность и вязкость. При том снижение вязкости тем значительнее, чем больше в сталях углерода. Также фосфор повышает порог хладноломкости стали. Содержание фосфора в стали не должно превышать 0,08%.

Такие газы как азот, кислород и водород могут присутствовать в стали как в газообразном, так и в тв. состоянии(тв. р-ры внедрения или оксиды хим-их эл-тов). Неметаллические включения располагаясь в основном по границам зерен повышают порог хладноломкости, понижают сопротивление хрупкому разрушению и предел выносливости стали.

Газообразные включения катастрофически влияют на св-во стали и является недоступным дефектом. В тв-ых растворах внедрения из-за малого размера очень опасен водород, который даже при низких t способен накапливаться в микрообъмах стали и за счет повышения внутреннего давления вызывать ее растрескивание.

19) Изменение размеров и формы тела под действием приложенной силы. Деформация является упругой. Если её влияние на форму, структуру и св-ва металла полностью устраняются после устранения действия силы. В основе пластических деформаций лежит пластическое перемещение одних частей кристалла относительно других. При снятия усилия устраняется лишь упругая составляющая деформации, а та часть деформации, которая остается получила название пластической. Пластич. Деформация в ионокристаллах может осуществляться скольжением и двойникованием.

Скольжение – смещение отдельных кристаллов относительно других происходит под действием критич.касательных напряжений, при этом скольжения протекают по плоскостям и направлениям с наиболее плотной упаковкой атома, где сопротивление сдвигу будет наименьшим. В реальных кристаллах схема скольжения с одновременными передвижениями одной части кристалла относительно другой обычно не реализуется, т.к. требует очень больших напряжений, поэтому там скольжения осуществляется в результате перемещения дислокаций.

Если металл имеет гранецентрированную кубическую или гексагональную плотноупакованную решетку, то пластическая деформация в нем может осуществляться и двойникованием. Двойникование сводится к переориентировке части кристалла в положение симметричное по отношению к первой части относительно плоскости называемой плоскостью двойникования.

Наклёп — упрочнение поверхности металлов и сплавов вследствие изменения их структуры и фазового состава в процессе пластической деформации, при температуре ниже температуры рекристаллизации. Наклёп сопровождается выходом на поверхность образца дефектов кристаллической решётки, увеличением прочности и твёрдости и снижением пластичности, ударной вязкости, сопротивления металлов деформации противоположного знака (эффект Баушингера).

20)

21)

22) Прессование. Прессование заключается в продавливании заготовки, находящейся в замкнутой форме, через отверстия матрицы, причем форма и размеры поперечного сечения выдавленной части заготовки соответствуют форме и размерам отверстия матрицы, а длина ее про­порциональна отношению площадей поперечного сечения исходной заготовки и выдавленной части и перемещению давящего инструмента.

Прес­сование обычно применяют для обработки цветных металлов и сплавов, а в некоторых случаях – стали и других сплавов.

Исходный материал для прессования – литые или прокатанные заготовки. Различают два метода прессова­ния металла – прямой и обратный.

Процесс прессования ме­талла включает следующие стадии:

1) подготовка слитка или заготовки к прессованию (удаление наружных дефектов, разрезка заготовки на мерные длины и т. д.);

2) нагрев слитка или заготовки до заданной температуры в пламенной или электрической печи;

3) подача нагретого металла в контейнер;

4) выдавливание металла из контейнера через очко матрицы;

5) отделка полученного изделия — ломка заднего конца для полного удаления пресс-утяжины (окалины и загрязнений, попадающих в осевую часть прутка), резка прутка на мерные длины, правка на правильных машинах, а также разбраковка и удаление дефектов.

Дата добавления: 2015-10-21