Практическая работа № 6. КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И ЧУГУНА. Теоретическая часть

Практическая работа № 6

КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СТАЛЕЙ И ЧУГУНА

Теоретическая часть

Сталь – это сложный многокомпонентный сплав. Основу его составляет железо. Вторым главным компонентом является углерод. Кроме этого в состав стали входят Mn, Si, P, S и другие примеси.

Влияние углерода на структуру стали мы видим при изучении диаграммы состояния Fe-Fe₃C. В структуре стали мы наблюдаем две фазы – феррит и цементит. С увеличением содержания углерода количество феррита уменьшается, а количество цементита возрастает. Было отмечено, что феррит – мягкая, малопрочная фаза. Твёрдость цементита на порядок выше, это упрочняющая фаза. Поэтому с повышением содержания углерода повышается твёрдость и прочность стали, а пластичность снижается. Это влияние особенно резко проявляется в процессе закалки стали. При содержании углерода до 0,3 % сталь практически не закаливается. При повышении содержания углерода твёрдость закалённой стали резко возрастает. Для каждой марки стали устанавливается строгий предел по содержанию углерода, что и является главным отличительным признаком маркировки стали.

Марганец. Во всех марках стали присутствует марганец. Его содержание обычно находится в пределах 0,25 … 0,8 %. В этом случае марганец называется обычной примесью. Марганец уменьшает вредное влияние серы, упрочняет феррит.

Кремний. Также является обычной примесью. В стали, остаточная концентрация кремния 0,17…0,37 %. Растворяясь в феррите, кремний упрочняет его, повышает упругие свойства.

Сера. Является вредной примесью, делает сталь хрупкой в горячем состоянии (красноломкость). Поэтому с серой, попадающей в металл с коксом, ведут борьбу на всех стадиях металлургического передела. Содержание её в стали ограничивается сотыми долями процента.

Фосфор, присутствующий в каждой стали, также является вредной примесью. Его источником является железная руда. Растворяясь в феррите, фосфор делает его хрупким при низких температурах (хладноломкость), поэтому содержание фосфора в стали ограничивается сотыми долями процента..

Скрытые примеси – кислород, азот, водород находятся или в виде твёрдого раствора в феррите, или в виде нитритов и оксидов, или в свободном состоянии в порах и пузырьках. Это вредные примеси, в химическом составе стали они не указываются.

Чугун. В отличие от белого чугуна - серый, ковкий и высокопрочный чугун имеют в своей структуре углерод не в виде цементита, а в свободном состоянии в форме графитных включений. Графит может выделяться как из жидкой фазы, так и из аустенита. Процессу графитизации (выделению графита) способствуют медленное охлаждение чугуна в процессе кристаллизации, высокое содержание кремния (до 4 %), наличие центров кристаллизации в виде мельчайших частиц оксидов Al₂O₃, SiO₂ и др.

Серый, ковкий и высокопрочный чугун отличаются друг от друга прежде всего формой графитных включений: в сером чугуне она пластинчатая (лепестковая), в ковком – хлопьевидная и в высокопрочном – шаровидная. Структура металлической основы чугунов может быть ферритной, феррито-перлитной и перлитной. От формы графитных включений и структуры металлической основы зависят механические свойства чугуна.

Графитные включения в большей или меньшей степени ослабляют металлическую основу, поэтому по механическим свойствам чугуны уступают стали, но зато имеют более высокие литейные свойства (хорошая жидкотекучесть, малая усадка) и используется в качестве литейных материалов. Обработке давлением чугуны не поддаются.

12 Следующая ⇒