Эврика!

Регистрация

Как решать задачи на сплавы

Самый известный и главный сплав в истории цивилизации – это всем известная сталь. Ее основа - железо, которое было и будет оставаться основой для подавляющего большинства конструкционных материалов, ановые сплавы, в том числе легированные, будут по-прежнемуразрабатываться.Как решать задачи на сплавы

Большинство сведений о сталях дает диаграмма состояния железо-углерод, точнее - ее левый нижний угол до 2,14% С (углерода), представленная на рисунке 1. По ней можно определить температуру плавления и затвердевания сталей и чугунов, интервалы температур при механической и термическойобработке и еще ряд технологических параметров. Такие диаграммы построены практически для всех значимых сплавов. При создании легированных сталей также используются тройные диаграммы.Как решать задачи на сплавы

Эти диаграммы состояния получают квазистатическим (очень медленным) нагревом и охлаждением исследуемых твердых растворов при самых разнообразных их концентрациях. Фазовые превращения протекают при постоянной температуре, и поэтому температурные кривые на некоторое время образуют изотермические участки. Среди металловедов и металлургов всех стран существует негласное соглашение, согласно которому типичные точки на диаграмме железо-углерод обозначаются одними и теми же буквами. Стоит отметить, что такого подхода не существует при обозначении марок сталей, поэтому при решении задач по металлургии периодически могут возникать затруднения.

Металловедов более всего интересуют те участки диаграммы, где твердый сплав железо-углерод, собственно, и называют сталью. Здесь рассматриваютсятемпературы, предшествующие жидкому состоянию сплава. Прежде всего, следует разобраться с основными фазами, обозначенными на диаграмме. Феррит – твердый раствор углерода в железе с кубической гранецентрированной решеткой (ГЦК). Аустенит – высокотемпературный феррит. У него объемоцентрированная решетка (ОЦК). Цементит – карбид железа (Fe3C). Перлитом называется феррито-цементитная структура. Есть и тонкости, такие как первичный и вторичный цементит, которые здесь следует опустить, как и ледебурит.

Для того чтобы проанализировать состояние стали при разных температурах, проведите на диаграмме вертикаль, соответствующую выбранной вами концентрации углерода. Так, при 0,4%С, после охлаждения ниже линии IE и вплоть до SE структура стали аустенит. Далее, вплоть до эвтектоидной температуры 768 °С, что соответствует линии PSK имеем состояние аустенит + цементит и вплоть до комнатной температуры – феррит + перлит. Таким образом, главная температура для технолога – 768 °С. Большинство среднеуглеродистых сталей легируют одним процентом хрома, что понижает ее температуру, примерно, до 720 °С.

На диаграмме состояния отсутствует такая важная фаза стали, как мартенсит. Фактически это метастабильный аустенит, который не успел превратиться в перлит в силу высокой скорости охлаждения стали (закалки). Мартенсит обладает значительной твердостью и при комнатной температуре метастабилен чисто условно, так как для перехода в перлит ему просто не хватает внутренней энергии. Однако при такомпревращении в стали возникают высокие внутренние напряжения, что может привести к образованию трещин. Эти процессы поднимают еще один вопрос для технолога – правильное проведение отпуска закаленной стали, который снимает внутренние напряжения, повышает порог хладноломкости, но также убавляет твердость. Решая такую задачу, приходится делать выбор между потерями и приобретениями.

Для определения температуры нагрева при закалке диаграммы состояния просто бесценны. Оказывается, что при концентрациях углерода ниже тех, что соответствуют точке Р диаграммы, нелегированная сталь «не калится». На протяжении всей линии PSK (а вам требуется не более 2,14% углерода) – это температура примерно равная 780 °С. Перегрев свыше эвтектоидного допустим, но не следует забывать, что это вызовет рост зерна аустенита и прочих после закалки. Последствия которого будут только отрицательные.

© CompleteRepair.Ru