Кристаллизация сталей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Июня 2013 в 22:21, курсовая работа

Краткое описание

Диаграмма железо – углерод должна распространяться от железа до углерода. Железо образует с углеродом химическое соединение: цементит – Fe3C. Каждое устойчивое химическое соединение можно рассматривать как компонент, а диаграмму – по частям. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 5 %, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до химического соединения цементита, содержащего 6,67 % углерода.

Вложенные файлы: 1 файл

кристаллизация сталей по диаграмме железо - углерод.doc

— 6.84 Мб (Скачать файл)

Максимальная растворимость углерода в аустените (точка Е) наиболее резко уменьшается под влиянием элементов, замыкающих γ-областъ в безуглеродистых сплавах: Cr, Si, W, V, Тi.

Приведенная схема не охватывает всего многообразия возможных  вариантов влияния легирующих элементов  на критические точки железа и, следовательно, на вид диаграммы железо-углерод. При легировании железа несколькими  элементами одновременно их влияние  на получение γ- и a-фаз не суммируется.

4.5. Карбиды в легированных сталях

 

По степени сродства легирующих элементов к углероду по сравнению со сродством к нему железа различают карбидообразующие  и не карбидообразующие легирующие элементы.

К карбидообразующим  относятся переходные металлы с недостроенной d-электронной оболочкой. Чем меньше электронов на оболочке, тем больше сродство к углероду. В процессе карбидообразования углерод отдает свои валентные электроны на заполнение d – электронной полосы атома металла, тогда как у металла валентные электроны образуют металлическую связь, обуславливающую металлические свойства карбидов.

В сталях карбидообразующими являются следующие элементы: Fе, Мn, Сг, Мо, W, V, NЬ, Тi (элементы перечислены в порядке возрастания их карбидообразующей способности). Не карбидообразующие элементы (Cu, Ni, Co, Si, Al) карбидов в стали не образуют.

При соотношении атомных радиусов углерода и металла менее 0,59) сильные карбидообразователи — Мо, W, V, Nb, Тi — образуют с углеродом фазы внедрения. При этом чаще всего карбиды имеют формулу МеС, т.е. на один металлический атом приходится один атом углерода. При известных условиях W и Мо образуют карбиды, более богатые металлом — Ме2С. Mo2C, WC, VC, TiC, TaC, W2C – имеют простую кристаллическую решетку отличающиеся очень высокой тугоплавкостью, практически нерастворимы в аустените.

При соотношении атомных  радиусов углерода и металла более 0,59 образуются типичные химические соединения: Fe3C, Cr23C6, Cr7C3, Fe3W3C – которые имеют сложную кристаллическую решетку и при нагреве растворяются в аустените.

Все карбиды обладают высокой твердостью и температурой плавления.

 

4.6. Классификация и маркировка сталей

4.6.1. Классификация сталей 

 

Стали классифицируются по множеству признаков.

По химическому составу:

1. углеродистые:

                                                                                  углерод

                             низкоуглеродистые                 до 0,25 %

                             среднеуглеродистые             0,25-0,65 %

                             высокоуглеродистые          свыше 0,65 %

2. легированные:

                                                                        суммарное содержание

                                                                        легирующий элементов

                             низколегированные               ниже 2,5 %

                             среднелегированные              2,5-10 %

                             высоколегированные              свыше 10 %

Если содержание Fe меньше 45 %, то это сплав, если больше – сталь. Основа сплава – элемент самого высокого содержания.

По назначению:

1. конструкционные –  применяются для изготовления  деталей машин и механизмов;

2. инструментальные –  применяются для изготовления  различных инструментов;

3. с особыми свойствами: электротехнические, с особыми магнитными свойствами и др.

По структуре  в равновесном состоянии:

1. доэвтектоидные;

2. эвтектоидные;

3. заэвтектоидные

 

По основной структуре (после высокотемпературного нагрева до 900 oC с последующим охлаждением на воздухе):

Перлитные, бейнитные, мартенситные, ферритные, аустенитные.

Также могут быть смешанные  классы: феррито-перлитный и т.д. (при наличии не менее 10 % перлита).

По качеству. Количественным показателем качества является содержания вредных примесей: серы и фосфора, % (не более):

1. обыкновенного качества                           S≤0,05,    P≤0,04

2. качественные стали                                    S, P ≤0,035

3. высококачественные                                  S, P ≤0,025

4. особовысокачественные                            S≤0,015,    P≤0,025

По способу  выплавки:

1. в мартеновских печах;

2. в кислородных конверторах;

3. в электрических печах: электродуговых, индукционных и др.

 

4.6.2. Маркировка сталей

 

В России принято буквенно-цифровое обозначение сталей.

 

Углеродистые  стали обыкновенного качества.

Стали содержат повышенное количество серы и фосфора

Маркируются Ст.2кп., БСт.3кп, ВСт.3пс, ВСт.4сп.

Ст – индекс данной группы стали. Цифры от 0 до 6 - это условный номер марки стали. С увеличением номера марки возрастает прочность и снижается пластичность стали. По гарантиям при поставке существует три группы сталей: А, Б и В. Для сталей группы А при поставке гарантируются механические свойства, в обозначении индекс группы А не указывается. Для сталей группы Б гарантируется химический состав. Для сталей группы В при поставке гарантируются и механические свойства, и химический состав.

Индексы кп, пс, сп указывают  степень раскисленности стали: кп - кипящая, пс - полуспокойная, сп - спокойная.

 

Качественные  углеродистые стали.

Качественные стали  поставляют с гарантированными механическими  свойствами и химическим составом (группа В). Степень раскисленности, в основном, спокойная.

Конструкционные качественные углеродистые стали. Маркируются двухзначным числом, указывающим среднее содержание углерода в сотых долях процента. Указывается степень раскисленности, если она отличается от спокойной.

Сталь 08, сталь 10 пс, сталь 45.

Содержание углерода, соответственно, 0,08 %, 0,10 %, 0.45 %.

Инструментальные  качественные углеродистые стали маркируются буквой У (углеродистая инструментальная сталь) и числом, указывающим содержание углерода в десятых долях процента.

Сталь У8, сталь У13.

Содержание углерода, соответственно, 0,8 % и 1,3 %

Инструментальные высококачественные углеродистые стали. Маркируются аналогично качественным инструментальным углеродистым сталям, только в конце марки ставят букву А, для обозначения высокого качества стали.

Сталь У10А.

 

Легированные стали.

Обозначение буквенно-цифровое. Легирующие элементы имеют условные обозначения, Обозначаются буквами русского алфавита.

 

 

 

 

Обозначения легирующих элементов:

 

А – азот ( указывается в 

                середине марки),

Б – ниобий,

В – вольфрам,

Г – марганец,

Д – медь,

Е – селен,

К – кобальт,

М – молибден,

Н – никель,

П – фосфор,

Р – бор,

С – кремний,

Т – титан,

Ф – ванадий,

Х – хром,

Ц – цирконий,

Ю – алюминий,

Ч – редкоземельные

 

 

Легированные  конструкционные стали.

В начале марки указывается  двухзначное число, показывающее содержание углерода в сотых долях процента. Далее перечисляются легирующие элементы. Число, следующее за условным обозначением элемента, показывает его содержание в процентах, если число не стоит, то содержание элемента не превышает 1,5 %.

Сталь 30Х2МА.

В указанной марке стали содержится около 0,30 % углерода, 2% хрома, менее 1% молибдена.

Для обозначения высококачественных легированных сталей в конце марки  указывается символ А.

 

Легированные  инструментальные стали.

В начале марки указывается  однозначное число, показывающее содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1 %, число не указывается,

Далее перечисляются  легирующие элементы, с указанием  их содержания.

Некоторые стали имеют  нестандартные обозначения.

Сталь 9ХС, сталь ХВГ.

Быстрорежущие инструментальные стали.

Р – индекс данной группы сталей (от rapid – скорость), далее число, указывающее содержание основного легирующего элемента – вольфрама. Содержание углерода более 1%. Во всех быстрорежущий сталях содержится около хрома 4 %, поэтому он не указывается. Если стали содержат легирующие элемент, то их содержание указывается после обозначения соответствующего элемента.

Сталь Р5М3.

В указанной стали  содержание вольфрама – 5 %, молибдена – 3 %.

 

Шарикоподшипниковые стали.

Ш – индекс данной группы сталей. Х – указывает на наличие в стали хрома. Последующее число показывает содержание хрома в десятых долях процента. Содержание углерода более 1 %.

Сталь ШХ6, сталь ШХ15ГС.

В указанных сталях, соответственно, 0,6 % и 1,5 % хрома.

 

Буква «А» в конце марки обозначает высококачественную сталь (30ХГСА), в середине марки – азот, в начале марки – сталь автоматная  (А35Г2).

Высоколегированные стали  сложного состава иногда обозначают по порядковому номеру разработки и  освоения на заводе (ЭИ, ЭП – «Электоросталь»).

 

 




Информация о работе Кристаллизация сталей