Практическая работа №2

Порядок выполнения работы:

1. Изучить структурные составляющие железоуглеродистых сталей

2. По процентному содержанию углерода определить  температуры плавления, начала и конца кристаллизации, температуру вторичной кристаллизации;

3. По диаграмме состояния сплавов железо-углерод, укажите параметры основных точек, структуру сплава в каждой области. Кратко опишите, что собой представляет феррит, аустенит, цементит, ледебурит. Опишите, какие процессы произойдут со сплавом с заданным процентом содержания углерода при охлаждении его от 1600 °С до 20°С.

4. Используя, марочник сталей, определить:  основные механические и технологические свойства сплава; для каких деталей используется данный сплав

5. Составить отчёт о работе.

Общие сведения:  Диаграмму железоуглеродистых  сплавов следует рассматривать как диаграмму двухкомпонентных сплавов железо — углерод. Диаграмма имеет сложное строение. Разобраться в ней – значить представить себе, что происходит со сплавами железо-углерод в процессе их нагревания и охлаждения, при каких температурах у сплавов данного состава начинается и заканчивается затвердевание (плавление), какая у них образуется структура после затвердевания. Все это дает возможность судить о свойствах сплавов и выбрать необходимые температурные режимы при термообработке. Сложность этой диаграммы объясняется еще и различием кристаллической решетки железа при различных температурах и модификаций соединений железа с углеродом. Диаграмма состояния сплава представляет собой графическую зависимость между фазовым составом, температурой и концентрацией входящих в сплав элементов. Все это приводит к образованию различных структур: феррита, аустенита, цементита, перлита.

Аустенит – твёрдый раствор внедрения углерода в железе с гранецентрированной кубической решеткой. Максимальная растворимость углерода при температуре 1147оС составляет 2,14%. С понижением температуры растворимость углерода уменьшается и при температуре 727оС  составляет 0,8%. Обладает большой вязкостью, хорошей сопротивляемостью истиранию, химической стойкостью и твёрдостью (НВ 170-220).

Феррит (Ф) – твёрдый раствор внедрения углерода в  железе, имеет кубическую объёмно – центрированную кристаллическую решетку, максимальная растворимость при 727 0С составляет 0,02% С. Феррит имеет твердость НВ 80, он пластичен.

Цементит (Ц) -  химическое соединение железа с углеродом (карбид железа Fe3C), содержит 6,67% С, температура плавления точно не установлена и принимается примерно равной 1260 0С. Цементит магнитен характеризуется высокой твёрдостью (›НВ800) и очень низкой пластичностью. Цементит является метастабильной фазой и при определённых условиях распадается с выделением свободного графита.

В зависимости от условий образования различают цементит первичный, который образуется из жидкости при затвердевании расплава, вторичный – образуется при распаде аустенита и третичный – образуется при выделении углерода из феррита.

Перлит– эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,83 % С; образуется при 7270С в результате распада аустенита в процессе его охлаждения. Перлит может быть пластинчатым или зернистым. Это определяет механические свойства перлита. При комнатной температуре зернистый перлит имеет прочность 800МПа, пластичность 15%, НВ 160…200.

Ледебурит– механическая смесь (эвтектика) аустенита и цементита, образующаяся из жидкого расплава  при 1147 0С, при содержании 4,3% С, твердость НВ 600…700 хрупок. Так как при температуре ниже эвтектоидной (ниже 727 0С) Аустенит превращается в перлит, то ледебурит ниже эвтектоидной прямой состоит из цементита и перлита. Характерен для структуры белых чугунов

В диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов рассматриваются процессы кристаллизации, протекающие в железоуглеродистых сплавах (стали и чугуны) при их охлаждении от расплавленного состояния до комнатной температуры. По горизонтали откладывается содержание углерода от 0 до 6,67%. Сплавы  на диаграмме делятся на две группы, различные по свойствам. Сплавы, содержащие  углерод от 0 до 2,14% - сталь, а сплавы с содержанием углерода от 2,14 до 6,67% - чугуны.. Превращения из жидкого состояния в твердое всех железоуглеродистых сплавов, т.е первичная кристаллизация, начинается на линии ликвидуса АСD. Линия АЕСF является линией солидусом. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии (конец кристаллизации).  Между линией солидуса и линией  PSK происходят процессы вторичной кристаллизации сплавов.

Параметры основных точек представлены в таблице 1

Таблица 2.1

Таблица 2.2 Задание для выполнения практической работы

Отчет о работе: представляется на бланке и должен содержать: цель работы, содержание работы, выполненные задания и выводы по работе.

Контрольные вопросы.        

1. Какая сталь называется доэвтектоидной, эвтектоидной и заэвтектоидной?
2. Какую структуру называют  аустенитом?
3. Какую структуру называют цементитом?
4. Какую структуру называют ферритом?
5. Какую структуру называют перлитом?
6. Что такое ликвидус?
7. Что такое солидус?
8. Какие точки называются критическими?