Изследването на структурата на въглеродна стомана в равновесие (закалено) състояние

Наименование на работа: Изследването на структурата на въглеродна стомана в равновесие (темперирано) състояние

Специализация: Производство и промишлените технологии

Описание: Изследване на структурата в стомани равновесие въглеродни (закалено) състояние химически чисти метали имат ниска якост, така техниката се използват сравнително рядко. Най-широко използвани сплави - вещества, получени чрез стапяне.

Размер на файла: 72.5 KB

изтеглен на работа: 67 души.

Химически чисти метали имат ниска якост, така техниката се използват сравнително рядко. Най-широко използвани сплави - вещество, произведено чрез сливане (чрез синтероване прахове, електрически отлагане или други методи.) Две или повече химични елементи. Химични елементи, образуващи сплавта се наричат компоненти. Компонентите образуват система; например, желязо и въглерод, образуват система от Fe # 150 С, обхващаща съвкупността от тези сплави. Железни сплави - стомана и чугун - са важни структурни материали и модерна инструментална техника със значителен набор от приложения.

Въглеродна стомана - сплав на желязо с въглерод, съдържащ по-малко от 2.14% В.

Метални сплави се характеризира със специфичен химичен състав, фазов състав и вътрешна структура (микроструктура). Наречен хомогенна фаза компонент от сплав, която има същия атомен-кристална структура, със същия състав и отделен от друга фаза (и) на интерфейса. Съгласно структурата (микроструктура) означава формата, размера и естеството на взаимното разположение на фазите (ако не структура еднофазен), размера и формата на зърната. Структурата на сплавта също се характеризира със структурни компоненти. под който е отделна част от сплав, състояща се от една или повече фази, които имат същата структура с характеристики, присъщи. Еднофазни структура се нарича хомогенна и двуфазен, и още - хетерогенна. Ако сплав # 150; еднофазен, тогава фаза и структурни компоненти - синоними. Ако сплав # 150; хетерогенна, броят на фази и структурни компоненти могат да бъдат различни. Структурата на сплавта зависи от физико-химични процеси срещащи се в него, в резултат на преход от течност към твърдо вещество (кристализация) и промени фаза, които могат да възникнат в твърдо състояние (средно кристализация - фаза рекристализация).

В компонентите на твърди сплави може да реагира химически да се образува химично съединение или взаимно разтваря в друг, за да образуват твърди разтвори. В твърдо състояние може да бъде химическо взаимодействие или взаимно разтворимост между устройствата. След структура сплав е механична смес от двата компонента на отделните зърна.

Представяне на всички преобразувания, срещащи се в сплавите чрез вариране на концентрацията на компонентите и температура дава състояние диаграма - състоянието графично представяне сплав в температурата на координати - концентрация. Фаза диаграма на сградата чрез преки експериментални методи. То се нарича също диаграмата равновесие, като той показва как при тези условия има равновесие фази. В производствена среда за производство на сплави в равновесие термообработката # 150; шега. в Istemi фазова диаграма на желязо-въглен (Fe - Fe 3 С) е показан на фигура 2.

Части и компоненти структурни фаза в системата Fe - С

Желязо (Fe). Точката на топене на 1,539 0 ° желязото има две полиморфни форми: α и γ. Кристалната решетка на α желязо съществува при температура под 911 0 ° С и по-висока от 1392 0 ° С температурен диапазон от 0 ° С 1392-1539 α желязо определен като δ желязо на. Кристалната решетка на Fe - α - тяло центрирана кубична (Ск). При температура от 768 0 С (точка на Кюри) Fe - α претърпява магнитен трансформация, т.е. промени от феромагнитен състояние на парамагнитен състояние чрез нагряване и обратното - когато се охлаждат. Fe - съществува γ в температурния диапазон 911-1392 0 C е - парамагнитен. Кристалната решетка на Fe - γ - лице центрирана кубична (FCC). плътност желязо # 150; 7.86 гр / см 3. Тя е с ниска твърдост и якост: HB = 800 МРа, σ В = 250 МРа и добра еластичност: δ = 50%, ψ = 80%. В състояние диаграма Fe - С чисто желязо отговорен ANGO линия (това - оста температура).

Въглероден (С) - неметален елемент в природата

Той се среща под формата на две полиморфни модификации: под формата на диамант с комплекс кубичен решетка под формата на графит с шестоъгълна решетка. Графит Плътност 2,25 гр / см 3 Якост на опън на графит се увеличава температурата се увеличава до 20 МРа при 20 0 С и 40 МРа при 2,500 0 С. Той е с висока електрическа проводимост. Когато загрява до 0 ° С 3650 започва графит сублимация (превръщане в газообразно състояние, заобикаляйки течно състояние). Въглероден разтваря желязо в течност и твърдо състояние. Характерна особеност на въглерода е способността му да образува карбиди, с което е възможно да се постигнат значителни закаляване стомани (т.нар втвърдяване карбид).

1250 0 ° цимент има висока твърдост (HB = 8000MPa) и почти нула пластичност. Останалите региона на фазовата диаграма на Fe - С са двуфазен.

Структурните компоненти на въглеродна стомана са ферит, аустенит, цимент и перлит.

Линия състояние диаграма Fe - С определяне сплави кристализация имат марки и някои физически смисъл.

ABCD - ликвидус линията (лат течност.) - съответства на появата на температура на кристализация от течни сплави в зависимост от техния състав. AHJECF - солид линия (лат твърдо вещество.) - показва края на температурата на втвърдяване на сплавите. Температурният диапазон между ликвидус и солид линии се нарича първичен кристализация интервал. Фазовият диаграма на Fe - C позволява процесът да се проследи кристализацията на две търговски сплави - стомани и чугуни (ютии разгледани в № 6). В 727 0 ° С (хоризонтална PSK) система в желязо-въглерод настъпва евтектоиден трансформация. който се състои във факта, че аустенит, съдържащ 0.8% С, се разлага на две фази # 150; феритни и цементит. Тази смес се нарича механична перлит. Евтектоидните трансформация е написано, както следва:

A S Р [P + C F К] или

0.8 P [F 0,02 + 6,67 C].

Особености евтектоидните трансформация:

1) Превръщането протича в твърдо състояние;

2), участващи в превръщането на три фази - на аустенит, ферит и цементит;

3) едновременно кристализира при охлаждане две фази - ферит и цементит;

4) температура трансформация (727 0 ° С) и концентрацията на въглерод във фазите, участващи в реакцията, е винаги постоянна;

евтектоиден температура трансформация по-малка от температурата на кристализация на фаза, участващи в реакцията;
вторичен кристализация желязо-въглеродна сплав от всеки състав в пресечната линия се прекратява PSK евтектоиден трансформация. т.е. това се случи във всички въглеродна стомана и чугун;
продукт преобразуване # 150; евтектоиден - механична смес от две твърди фази, ферит и цементит съдържащ 0.8% С - наречен перлит (Р);
трансформация протича при охлаждане до нагряване, но в обратна посока, с преобразуването на перлит да аустенит;
механизъм реализация е дифузия.

Перлит се състои от плочи от цементит на феритни основа. На гравиран микроразрез зърно перлит се състои от успоредни плочи от цементит и ферит и има перлен блясък, следователно терминът "перлит" (от френски. Перли).

В зависимост от съдържанието на въглерод на сплавта в съответствие с фаза диаграма на Fe - C въглеродна стомана се класифицират в зависимост от структурата в състояние на равновесие при:

евтектоидните. съдържащ точно 0.8% въглероден перлит структура;

хиперевтектоидни класове. съдържащ въглерод от повече от 0.8, но по-малко от 2.14%, като структура на перлит и цементит вторична. (Средно цементит утаява в окото около перлит на зърна.)

В реални условия на охлаждане структура близо до равновесие, а след изпичане. каляване # 150; Тази термична обработка, който се състои в нагряване на сплавта до предварително определена температура, държи при тази температура и охлаждане в пещта. (Изключване на пещта. Заготовки, готови продукти или проби се охлаждат заедно с пещта. По този начин се постигне възможно най-ниска скоростта на охлаждане, за привеждане на структурата на стомана или всяка сплав на равновесие)

където S - площта, заета перлит като процент от цялата площ на участъка, който се вижда в микроскоп. Например, областта, заета от перлит е 50%.

След това: С% = (0,8 '50). 100 = 0,4%.

В хиперевтектоидни стомани увеличи съдържанието на въглерод увеличава твърдостта, износоустойчивост, малко якост, еластичност намалява. За повишаване на пластичност и подобряване обработваемост хиперевтектоидния инструмента за рязане на стомана се подлага на специална отгряване (сфероидизирани), в който цялата цементит се утаява под формата на зърна. Такава структура се нарича гранулиран перлит.

Когато прегрял стомана, което се случва по време на коване, както и в структурата на лята стомана, съставена от груби перлит и ферит. Понякога феритни изолация (по-малко вторичен цементит в хиперевтектоидния стомана) има формата на игли. Такава структура се нарича vidmanshtettovoy. Стомана с Widmanstätten модел, както и груби и има ниска якост, пластичността и здравината. Правилно нежелана структура, т.е. го превърне в финозърнеста, колкото е възможно, да харчите фаза рекристализация отгряване.

С цел въглеродна стомана, в зависимост от съдържанието на въглерод е класифициран в структурната (по-малко от 0.65 процента С) и средство (повече от 0.7% С). Въглероден конструкционна стомана са обикновено качество, качество и качество (Фигура 3). висококачествена стомана зависи от съдържанието на вредни примеси на сяра и фосфор.

Фигура 3. Класификация на въглеродна стомана

предназначение и качество.

Steel на обикновен знак за качество Cm букви и цифри от 0 до 6 (конвенционален брой марка). Преди стомана марка точка група A, B или C (Писмо не пиша). Група А показва гарантирано механичните свойства, B - за гарантирано химичен състав C - гарантирани механични свойства и химически състав. За условен номер на запис букви KP, SP или SS означаващи метод стомана дезоксидация: KP-кипене, SP-тихи, PS-semikilled (например VST4KP или BST1SP). Обикновена качество стомана, използвани за изграждане на структури и безотговорни леко натоварени машинни части (валове, оси, зъбни колела).

Редът на изпълнение.

За студент производителност получава набор от тънки секции: стомана 20, стомана 45, стомана 70, стомана U12 две проби, 45 и прегрята стомана лята стомана 30L. Всички части са гравирани в 4% -ен разтвор на Н 3 а NO алкохол.

Въпроси към лабораторията номер 4.

Това преобразуване се случва в чисто желязо при температура от 911 0 С?

Какво има решетка Fe - α и Fe - γ.

Какво е най-кристализация, прекристализация?

Това преобразуване се провежда в стомана при температура от 727 0 С? Какво е оформен в стомана от евтектоиден трансформация.

Какво е аустенит ферит, цементит, перлит?

Какво е кристална решетка е с ферит, аустенит и цементит?

Каква е структурата на равновесие в doevtektoidnoy, евтектоидните и хиперевтектоидни стомани?

Като зависи от механичните свойства на въглеродна стомана за съдържанието на въглерод?

Когато се формира стомана Widmanstätten модел, и как това се отразява на външния вид на механични свойства. Може ли да се определи тази структура, как?

Както е класифициран по предназначение и качество стомана.

Какво е сплав фаза компонент структурен компонент?

След термична обработка на стоманената конструкция има равновесие?

Какво е шега на гранулирани перлит и някои стомани това обикновено се използват?

Защо се използва въглеродна стомана?