Сферографитен чугун - studopediya

Наречен високоякостен чугун в която графита има сферична форма. Те са получени чрез модифициране на магнезий, церий, итрий, се въвеждат в разтопен желязо в количество от 0.02-0.08%. На метална база структурата на ковко желязо може да бъде феритни (оставя до 20% перлит) или перлитна (оставя до 20% ферит). Сферични графит е по-слаба стрес концентратор, от люспест графит, обаче по-малко намалява механичните свойства на чугун (Фигура 8.). Сферографитен чугун има по-висока якост и известна пластичност.

Етикет сферографитен чугун в съответствие с ГОСТ 7293-85 писма HF и двуцифрено число, показващо минималната стойност на якостта на опън в десетки megapascals. Например, сферографитен чугун HF 40 има временна якост на опън 400 МРа, удължение - най-малко 10%, твърдост HB = 1400-2200 МРа, феритна-перлит структура. Маркиране преди ГОСТ 7293-79 на допълнителна индикация предвидено в процент на удължаване, например 40-10 HF.

Нормално състав от сферографитен чугун: 2,7-3,8% С; 1,6-2,7% Si; 0.2-0.7% манган; £ 0,02% S; £ 0,1% P.

Сферографитен чугун мелница ролки са изработени, ковашко-пресово оборудване, обмотъчна парни турбини, колянови валове и други критични части, работещи при високи циклично натоварване и износване условия.

Фиг. 8. микроструктурата на феритни сферографитен чугун в (а), феритна-перлит (б) и перлит (а) основа.

Чугун ковък се нарича, в които графитът има форма на люспи. Те са изготвени от специална graphitizing отгряване (пожълтяване) на белите hypoeutectic чугуни. Отливките се зареждат в специални кутии, покрити с пясък или стоманена вълна за защита срещу окисление и произвеждат отопление и охлаждане верига (Фиг.9). При температура от 950 -1000 ° С, графитизиране на цементит евтектична и вторичен (преобразуване на метастабилната цементит в аустенит и графит стабилен). Във втори стареене при температура от 720-740 ° С графитизиран перлит цементит образува (понякога вместо накисване се извършва бавно охлаждане от 770 ° С до 700 ° С за 30 часа, докато кристализацията се извършва на стабилна версия на диаграма въглерод в свободно състояние). След продължително отгряване всички въглерода се освобождава в свободна държава.

Нормално сферографитен чугун състав 2,4-2,8% С; 0,8-1,4% Si; ≤1% Mn; ≤0,1% S; ≤ 0,2% R. Структура - феритни или феритни-перлитна (Фиг.10).

Липса подчертава леене взети по време на отгряване, и образуват благоприятни изолация графитните включвания предизвика високи механични свойства от ковано желязо.

Етикет сферографитен чугун в съответствие с ГОСТ 1215-79 писма КН и две числа, първото от които - минимална якост на опън на десетки МРа, а вторият - удължение в%. Например, желязо QP 45-6 има временна якост на опън 450 MPa, удължение # 948 = 6%, HB = 2400MPa и структура - ферит + перлит.

Фиг. Схема 9. отгряване бяло желязо, за да сферографитен чугун.

Чугун ковък е направена от високи якостни части, работещи при тежки условия на износване, предназначени за откриване на променлив товар и шок, включително клапани, съединители, скоростни кутии, колянови валове и др ..

Фигура 10. Микроструктурата на феритни сферографитен чугун на (а) ферит-перлит (б) основа.

Обикновените въглеродна стомана не винаги отговарят на изискванията на чл. В промишлеността, широко прилагани стоманени сплави, които притежават високи механични или специални физически и химически свойства, получени след подходяща топлинна обработка. Наречен легирана стомана, в който да се получат желаните свойства на специално добавя определено количество от необходимите елементи. За стомана легиране се използват хром, никел, манган, силиций, волфрам, ванадий, молибден и др.

Проучване на ефекта на легиращи елементи за свойствата на стоманата, е важно да се знае взаимодействието легиращ елемент за желязо и въглерод, както и влиянието на легиращи елементи в желязо полиморфизъм и превръщане на стомана по време на топлинна обработка.

Ефектът на елементи на полиморфизъм.

Всички елементи, които се разтварят в желязо, влияят на температурния диапазон от съществуването на неговите полиморфни.

Повечето елементи от областта на съществуване или да разширят # 947; -modification, или разширяване на обхвата на съществуване (Фигура 2.1а). # 945; -modification (ris.2.1b).

От схематични диаграми състояние желязо - легиращ елемент (Фиг.2.1), че когато съдържанието на манган, никел, над определен брой (в) (Фигура 2.1а) # 947; -държава съществуват като стабилен от температура на топене до стайна температура. Такива сплави базирани на желязо се наричат ​​аустенит. Когато съдържанието на ванадий, молибден, силиций и други елементи повече от една определена стойност (г) стабилен при всички температури # 945; -държава (ris.2.1b). Такива сплави базирани на желязо се наричат ​​ферит. Аустенитни и феритни сплави не са трансформации по време на нагряване и охлаждане.

Фиг. 11. верига държавни диаграми желязо - легиращ елемент.

Разпределение на легиращи елементи в стомана.

В промишлени легирани стомани легиращи елементи са:

е в свободно състояние, олово, сребро, мед (ако не е повече от 1%) не се образуват съединения, нито се разтваря в желязото;

формиране интерметални съединения с желязото, или заедно с високото съдържание на легиращи елементи отговарят главно в високолегирана стомана;

образуващи оксиди, сулфиди и други неметални включвания - елементи, които имат по-голям афинитет за кислород от желязо. В процеса на производство на стомана такива елементи (например, Mn, Si, Al), въведена в последния момент топене деоксидирана стомана, обира кислород от желязото. Количеството на оксиди, сулфиди и други неметални включвания в конвенционален металургия е малък и зависи от метода на топене;

се разтварят в цементит или карбид образуващ отделни фази. Карбид, които са елементи могат да бъдат елементи, имащи по-големи от желязо, афинитет към въглерод (елементи от периодичната таблица на елементите от ляво на желязо): Ti, V, Cr, Mn, Zr, Nb, Mo, Тс, Hf, Ta, W, Re , Тези елементи, освен че те образуват карбиди разтварят в желязо. Следователно, те са разпределени по известен съотношение между двете фази;

разтвори на желязо - по-голямата част на легиращи елементи. Елементи, разположени в периодичната таблица на правото на желязото (Cu, Ni, Co и т.н.) се образува само разтвори с желязо и не са включени в карбиди.

По този начин, легиращи елементи разтварят предимно в основните етапи на желязо-въглеродните сплави - феритни и аустенит и цементит или образуват специални карбиди.

Влиянието на легиращи елементи в феритни и аустенит.

Разтварянето на легиращи елементи в # 945 ;, г желязо се осъществява чрез заместване на железните атоми на атомите на тези елементи. Атомите на легиращите елементи, различни от железните атоми в размер и структура, създаващи напрежение на мрежата, които предизвикват промяна в период. преоразмеряване # 945 ;, г-решетка и предизвиква промяна в свойствата на феритни и аустенит. Деформация на кристалната решетка води до блокиране на разстройството. Тези фактори водят до твърдо наречените втвърдяване.

Например в Фиг.2.2 показва изменението на феритни механични свойства (твърдост, еластичност), когато се разтваря в него различни елементи.

Фиг. 12. Ефектът на легиращи елементи на свойства на феритни и - твърдост; б - издръжливост

Както може да се види от диаграми, хром, молибден, волфрам укрепване ферит малко от никел, силиций и манган. Молибден, волфрам, манган и силиций намали вискозитета на ферит. Хром намалява вискозитета значително по-слаба от изброените елементи и не намалява вискозитета никел ферит.

Важни елементи за влияние на прага на крехкост при ниски температури, което е характерно за тенденцията да стане крехко разрушаване. Наличието на хром в желязото допринася известно увеличение фрактура преход вид, докато интензивно никел понижава прага на студено крехкост, като по този начин се намалява склонността на желязо за чупливи фрактури.

Тези данни се отнасят за бавно охлаждане на сплавта.

Carbide фаза в легирани стомани.

В стомани метални карбиди са оформени разположени само в периодична система на елементите от ляво на желязо. Тези метали имат по-малко настройка-D-E-лента. Това, което остава в периодичната карбид бивш, толкова по-малко завърши г-лента. Въпреки това, множество експерименти показват, че колкото повече наляво в периодичната елемент се намира, толкова по-стабилна карбид.

През карбид въглероден дарява неговите валентните електрони в D-E-пълнене метален атом лента. Само метали с г-ивица д напълнени по-малко от това на желязо, са карбид; Активност тях karbidoobrazovateley като силен и по-стабилна изображение на фазите на карбид е по-голяма, толкова по-малко завършена в г-групата на метален атом. В действителност, ние се срещнат в стомани с едва шест вида карбиди:

Карбиди група I

където М се подразбира от размера на карбид образуващ елементи.

Карбиди, определени като група I, имат сложна кристална структура. Функцията на групи карбиди на структура II е, че те имат проста кристална решетка и кристализира обикновено със значителен дефицит въглерод. Карбиди Група II трудно да се разтварят в аустенит. Това означава, че при нагряване (дори много висока) те не могат да отидат в твърдо решение. Карбиди Група I лесно се разтварят в аустенит.

Всички етапи карбид имат висока точка на топене и висока твърдост. Карбиди Група II в това отношение добрите карбиди I група.

Редът на разтваряне в аустенит на карбиди се определя от тяхната относителна стабилност, и степента на преход в разтвор - техния брой.

Класификация на легирани стомани.

Легираните стомани, могат да бъдат класифицирани в съответствие с четири критерия: от структурата на равновесие (след отгряване), чиято структура след охлаждане във въздух (след нормализация), и съставът по предназначение.

Класификация равновесие структура

1. Pro-евтектоиден стомана, имащо структурата с излишък ферит.
2. Евтектоиден стомана като структурата на перлит.
3. Хиперевтектоидни стомана с излишен структура (вторични) карбиди.
4. Ledeburitic стомана, в структурата като първични карбиди, отделя от течната фаза. В ролите форма карбит заедно с излишък аустенит форма евтектична - Ledebur, че по време на коване или валцоване е разделена на отделни карбиди и аустенит.
5. Феритни стомани.
6. Аустенитни стомани.

Повечето от легиращи елементи смени точките S и Е (диаграмата Fe - С) към малка съдържанието на въглерод, така че границата между proeutectoid и хиперевтектоидния стомана, ledeburitic хиперевтектоидния и - в легирани стомани се намира на по-ниско съдържание на въглерод от въглерод.

Класификация от структура след охлаждане на въздуха

Класификация на състава.

В зависимост от състава на легирани стомани класифицирани като никел, хром, хром-никел и т.н. Класификация функция - присъствието в стоманата на различни легиращи елементи.

В зависимост от размера на легиращи елементи:

1. нисколегирана - общата сума на легиращи елементи не надвишава 3%.
2. srednelegirovannye - общата сума на легиращи елементи от 3% до 10%.
3. високо сплав - общата сума на легиращи елементи повече от 10%, но по-малко от 50%.