Классификация железоуглеродистых сплавов

В зависимости от концентрации углерода железоуглеродистые сплавы подразделяют на технически чистое железо, стали и чугуна.

а б в г

Рис. 7.3. Схемы структур чистого железа (а), доэвтектоидной (б), эвтектоидной (в) и заэвтектоидной (г) стали

1. К технически чистому железу относят сплавы, содержащие не более 0,02% С. Под микроскопом структура технически чистого железа (рис. 4.2, а) состоит из однородных зерен феррита и возможно с отдельными частицами третичного цементита по их границам.

2. К сталям относят сплавы, содержащие углерод в пределах от 0,02 до 2,14%. По своему положению на диаграмме они подразделяются на доэвтектоидные, заэвтектоидные, а при содержании углерода 0,8% сталь называют эвтектоидной.

Поскольку сравнительно малые изменения содержания углерода весьма ощутимо изменяют структуру, прочностные характеристики и технологичность стали, то по содержанию углерода различают:

а) низкоуглеродистые, содержащие углерода 0,25% и менее;

б) среднеуглеродистые, содержащие углерода 0,30-0,65%;

в) высокоуглеродистые, содержащие углерода 0,7% и более.

3. К чугунам относят сплавы, содержащие более 2,14% С. Они могут быть доэвтектическими и заэвтектическими, а разделяет их эвтектический чугун (4,31% С). Структура доэвтектического чугуна – перлит, вторичный цементит и ледебурит, заэвтектического – первичный цементит с ледебуритом. Чугуны с такой структурой называют белыми. Они тверды, хрупки и очень трудно обрабатываются резанием. Поэтому производятся для последующей переделки.

В технике чугуны применяют широко, прежде всего, за их превосходные литейные свойства. Цементит легко диссоциирует с образованием графита. Присутствие в структуре графита делает чугун серым и, что крайне важно, технологичным при обработке резанием. Графит может быть пластичным, хлопьевидным и глобулярным. В определении прочностных свойств серого чугуна форма графитных включений и их размеры играют решающее значение. Так, пластинчатый графит, образуя надрезы в металлической основе, резко снижает прочность и пластичность. Только поэтому получаемый литьем обычный серый чугун с пластинчатым графитом очень хрупок.

Ковкий чугун, получаемый длительным отжигом отливок из белого чугуна, имеет хлопьевидный графит, обеспечивающий ему достаточно высокую пластичность (табл. 6.3).

В результате модифицирования удается получить отливки чугуна с глобулярным графитом. Такой чугун называют высокопрочным. Он соединяет в себе присущую чугунам технологичность в литье и обработке резанием с прочностными свойствами стали, заменяя успешно стальные отливки, поковки и цветные сплавы.

Таблица 6.3

Марки и механические свойства некоторых чугунов