Студопедия — Область применения МК
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Область применения МК






· Листовые конструкции

· Каркасы производственных зданий

· Спортивные сооружения

· Мосты

· Башни, мачты

· Специальные сооружения

· Каркасы высотных зданий

· Общественные здания

Сталь

·

Стальюназывают сплав железа с углеродом, содержащий не более 2% углерода. Одним из основных показателей стали является прочность. В настоящее время получена сталь прочностью 300-350 кгс/мм2 в образцах и 450-500 кгс/мм2 в проволочках (нитевидных кристаллах) или в «усах». Сталь - пластичный металл. Ее можно ковать, прокатывать и подвергать термической обработке. Все применяемые в промышленности стали, принято разделять на сорта по тем или иным признакам: по способу производства, химическому составу и назначению. По способу производства сталь разделяют на мартеновскую (основную и кислую), выплавляемую в мартеновских печах, бессемеровскую, томасовскую, получаемую в конверторах (конвертерную), и электросталь, выплавляемую в дуговых или высокочастотных электропечах. В мартеновских печах сталь получается хорошей плотности и однородности, в больших количествах и невысокой стоимости. Наукой и практикой доказано, что в настоящее время более экономичен технологический процесс выплавки стали в кислородных конверторах. В кислородном конверторе получается вполне качественная сталь, пригодная для всех отраслей машиностроения. Примеси серы и фосфора в этой стали ниже, чем в мартеновской. Сера придает стали красноломкость, т. е. большую хрупкость при повышенных температурах нагрева металла, а фосфор - хладноломкость, т. е. повышенную хрупкость при пониженной температуре, особенно при температуре ниже нуля. Наилучшими качествами обладает электросталь. Она чище мартеновской как в отношении фосфора, серы и газов, так и в отношении неметаллических примесей. Из электростали изготовляют ответственные детали машин, режущий инструмент и т. д. В практике различают спокойную и кипящую сталь. Сталь спокойной плавки при разливке в изложницу выделяет мало газов и не кипит. Она полностью раскислена (очищена от закиси железа) марганцем, кремнием и алюминием, спокойно затвердевает, слиток получается плотным с образованием в верхней части усадочной раковины. Кипящая сталь в процессе заливки кипит, выделяя большое количество газов. Это объясняется тем, что сталь заливается в изложницы неполностью раскисленной и при понижении температуры часть углерода вступает в реакцию с оставшейся закисью железа. Окись углерода не успевает выделиться из затвердевающего металла, оставаясь в нем в виде газовых пузырей. Кипящая сталь не образует усадочной раковины. Полученные газовые микропоры завариваются в слитке при последующей его прокатке. Кипящая сталь хорошо сваривается и штампуется при обработке листового проката (кузовов легковых автомобилей), но по качеству уступает спокойной стали. По химическому составу стальделятся на углеродистую и легированную. Углеродистые стали,также делят на группы в зависимости от структуры содержащегося в них углерода: 1) Содержащие 0,025-0,8% - углерода, структура представляет феррит и перлит – называют доэвтектоидные стали; 2) Содержащие 0,8% углерода, структура стали - чистый перлит – называют эвтектоидные стали; 3) Содержащие 0,8-2,14 %, углерода, сталь состоит из перлита и цементита называют заэвтектоидными сталями. Эвте́ктика (греч. éutektos — легкоплавящийся) — нонвариантная (при постоянном давлении) точка в системе из n компонентов, в которой находятся в равновесии n твердых фаз и жидкая фаза. Эвтектическая композиция представляет собой жидкий раствор, кристаллизующийся при наиболее низкой температуре для сплавов данной системы. Соответственно, температура плавления сплава эвтектического состава — также самая низкая, по сравнению со сплавами другого состава для данной системы компонентов. Это явление как раз и отражает этимологию термина. Бинарная фазовая диаграмма с эвтектическим превращением   Добавляя или отводя тепло, можно изменить пропорцию между кристаллическими фазами и расплавом в эвтектической точке без изменения температуры. После кристаллизации эвтектика становится смесью кристаллитов фаз. Одновременное образование нескольких кристаллических фаз в ходе эвтектической кристаллизации обусловливает возможность их кооперативного роста. В результате последнего образуются эвтектические бикристаллы — разветвлённые взаимновложенные дендриты эвтектических фаз, лишь выглядящие в сечении как мелкодисперсная смесь. Эвтектика является пересечением поверхностей насыщения расплава с фазами, с которыми он находится в равновесии. Если отводится соответствующее количество тепла, то расплав эвтектического состава при кристаллизации в условиях близких к равновесным даст все кристаллические фазы, участвующие в равновесии. Если же при сохранении эвтектической температуры подводится тепло в достаточном количестве, то смесь фаз, отвечающая эвтектическому составу, в равновесных условиях полностью расплавится. Диаграмма Fe-C Среди диаграмм состояния металлических сплавов самое большое значение имеет диаграмма состояния системы Fe-C. Это объясняется тем, что в технике 95% применяемых сплавов – железоуглеродистые (сталь и чугун). Имеются две диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов: метастабильная, характеризующая превращения в системе Fe-Fe3C (цементит), и стабильная, характеризующая превращения в системе Fe-C (графит). Метастабильное состояние относительно устойчивое состояние из которого физическая система может перейти в более устойчивое состояние под действием внешних сил или самопроизвольно. При нагреве до высоких температур цементит распадается на железо и графит, т.е. переходит в более стабильное состояние. Обычно рассматривают метастабильную диаграмму равновесия Fe-Fe3C (цементит) содержащую от 0 до 6,67% С. Именно в этом интервале лежат все стали и чугуны. Компоненты диаграммы Железо – металл серебристо-сероватого цвета. Температура плавления 1539 0С (точка А). Железо ферромагнитно до температуры 768 0С, выше – парамагнитно. Точка Кюри обозначается на диаграмме А2. Железо известно в двух полиморфных модификациях: При превращении происходит сжатие (примерно на 1%). Механические свойства зависят от чистоты сплава. Технически чистое железо (более 98,8% Fe) имеет характеристики 80 HB, B=250 МПа, =50%. Углерод – неметалл, температура плавления 3500 0С. Полиморфен. Графит – в серых чугунах. В сталях и белых чугунах углерод находится в виде Ц. Фазы диаграммы Различают следующие фазы: жидкий сплав, феррит, аустенит, цементит. Феррит(Ф) – твердый раствор внедрения углерода(0,008% при комнатной температуре) и других примесей в -Fe.Решетка ОЦК. Мягкая, пластичная, непрочная структурная составляющая. Механические свойства аналогичны железу. Аустенит(А) – твердый раствор внедрения углерода в -Fe переменной концентрации. Решетка ГЦК. Немагнитен, обладает высокой пластичностью ( = 40..50%), сравнительно низким пределом текучести и прочности, твердость 160-180 HB. Цементит(Ц) – химическое соединение карбид железа Fe-Fe3C, содержит 6, 67%С. Отличается большой твердостью (примерно в 10 раз тверже феррита) и значительной хрупкостью. Анализ диаграммы На диаграмме состояния точка А - 1539 0С соответствует температуре плавления чистого железа, т. D - 1250 0С – температура плавления цементита. Сложный вид диаграммы связан с превращениями в твердом состоянии.Все критические точки обозначены буквами (международное обозначение). Анализ диаграммы показывает, что отдельные ее части сходны с некоторыми простыми диаграммами, рассмотренными ранее. (Трехэтажная диаграмма, состоящая из трех частей). Высокотемпературную часть – перетектическое превращение здесь не рассматривается. Диаграмма упрощенная. Влево по оси концентраций от 2,14% - стали, вправо – чугуны до 4,3%С. Линия ABCD соответствует температурам, выше которых сплав находится в жидком состоянии (линия ликвидус). Линия AECF – линия конца затвердевания (линия солидус). Линии GSE и PSK – объясняют происходящие изменения в структуре в твердом состоянии. При температуре 1147 0С линия ECF имеет место эвтектическое превращение: ЖС Л (А+Ц). Эвтектическая смесь аустенита, концентрацией 2,14%С и цементита получила название ледебурит(Л). Сплавы, которые кристаллизуются с образованием ледебурита, являются белыми чугунами. Подробнее рассмотрим стальной участок (до 2,14%С). Начало распада аустенита происходит в зависимости от содержания углерода при температурах, соответствующих линии GSE. Линия GS (А3) очень важная критическая точка для сталей: А Ф Линия PSK (727 0С) – линия эвтектоидного превращения. Аустенит состава точки S (0,8%С) распадается на смесь двух фаз: Ф+Ц. Это эвтектоид, называемый перлитом (подобный жемчугу: шлиф имеет перламутровый блеск) в отличие от эвтектики, образующейся при первичной кристаллизации. Перлит, полученный при обычных условиях охлаждения, имеет пластинчатое строение: в мягкой основной массе феррита очень близко параллельно друг другу уложены мельчайшие твердые пластинки цементита. Линия PSK(А1). Линия PQ при охлаждении отвечает температурам начала выделения из феррита третичного цементита (ЦIII) в результате уменьшения растворимости углерода в феррите с понижением температуры. Сплавы с содержанием углерода менее 0,02%С (техническое железо) До температуры А3 сплавы находятся в аустенитном состоянии, состоят из зерен аустенита. При комнатной температуре сплавы состоит только из зерен феррита (до 0,008%С). Сплавы с концентрацией углерода в интервале 0,008-0,02% при комнатной температуре состоят из феррита и цементита, выделяющегося из феррита при охлаждении в результате уменьшения в нем растворимости в нем углерода. Этот цементит называется третичным (ЦIII) и выделяется он по границам зерен феррита. Доэвтектоидная сталь (содержание углерода в интервале 0,02-0,8%) До температуры критической точки А3 сталь находится в аустенитном состоянии. В интервале температурА3-А1 происходит превращение аустенита в феррит. Но феррит содержит мало углерода, поэтому перекристаллизация аустенита в феррит сопровождается перемещением углерода в объемы, еще занятые аустенитом, и аустенит обогащается углеродом. Изменение концентрации углерода в аустените показано на диаграмме линией GS. По мере понижения температуры количество феррита увеличивается, количество аустенита уменьшается. По достижении А1 727 0С оставшийся аустенит с содержанием углерода 0,8% (точка S) распадается с образованием эвтектоида (Ф+Ц), т.е. перлита. При дальнейшем охлаждении растворимость углерода в феррите уменьшается (линия PQ). Из феррита выделяется третичный цементит, он в структуре стали виден не будет, т.к. присоединяется к цементиту, входящему в перлит. Эвтектоидная сталь (содержание углерода 0,8%) До температуры А1 сталь находится в аустенитном состоянии. При этой температуре в стали происходит эвтектоидное превращение аустенита в феррито-цементитную смесь, т.е перлит: А0,8 Ф0,02+Ц. Таким образом, после полного охлаждения структура стали с содержанием углерода 0,8% будет состоять только из перлита пластинчатого (а) или зернистого (б). Заэвтектоидная сталь (содержание углерода в интервале 0,8-2,14%) Сталь, содержащая углерод в интервале 0,8-2,14% находится в аустенитном состоянии до температуры точки Асm. При этой температуре аустенит оказывается предельно насыщен углеродом. При дальнейшем охлаждении содержание углерода в аустените уменьшается по линии ES. При этом в интервале температур Асm-А1выделяется углерод, который образует вторичный цементит (ЦII). Аустенит обедняется углеродом до концентрации 0,8% и при температуре критической точки А1 претерпевает эвтектоидное превращение. По окончании этого превращения структура стали складывается из двух состовляющих- перлита и цементита вторичного. Эвтектоидное превращение в стали Перлит является продуктом эвтектоидного превращения аустенита. В результате эвтектоидного превращения образуются две фазы, которые резко отличаются от исходной фазы аустенита: феррит содержит 0,02%С, концентрация углерода в цементите 6,67%, тогда как в аустените содержится 0,8%С. Значит, по мере развития эвтектоидного превращения должно произойти перераспределение атомов углерода, который содержится в аустените, между ферритом и цементитом. Следовательно, эвтектоидное превращение – диффузионное превращение. Эвтектоидное превращение подчиняется общим законам кристаллизации и происходит путем образования центров кристаллизации феррита и цементита и роста кристаллов этих фаз в твердом состоянии. Центры цементита возникают преимущественно у границ аустенитных зерен и растут в форме тонких пластин в глубь зерен. Для роста центра кристаллизации цементита требуется диффузия к нему углерода из соседних участков аустенита. В результате аустенит, окружающий пластинку цементита, обедняется углеродом и создаются условия для его перекристаллизации в феррит. И тогда по обе стороны от цементитной пластинки возникают и растут пластинки феррита. Рост ферритной пластинки приводит к вытеснению углерода в соседние участки аустенита, и на этих участках из него выделяется цементит. Попеременное образование пластин феррита и цементиа сопровождается продольным ростом этих пластин и приводит к формированию перлитной колонии с одинаково ориентированными пластинками феррита и цементита. Так образуется перлитное зерно. Поверхность перлитного зерна сама становится границей, от которой начинается формирование другого перлитного зерна. Толщина феррита и цементита в перлите неодинакова. Пластинки феррита в среднем в 7,7 раза толще пластинок цементита. В условиях медленного охлаждения образуется крупнопластинчатый перлит. При ускоренном охлаждении образуется более тонкопластинчатый перлит. Пластинки феррита и цементита в таком перлите можно увидеть только под электронным микроскопом. С уменьшением толщины пластин перлита увеличивается твердость и прочность стали. Изменяя скорость охлаждения, можно получить перлит разной дисперсности и, таким образом, регулировать свойства стали. Аустенит Перейти к: навигация, поиск
Аустенит
Фазы железоуглеродистых сплавов
Феррит (твердый раствор внедрения C в α-железе с объемно-центрированной кубической решеткой) Аустенит (твердый раствор внедрения C в γ-железе с гранецентрированной кубической решеткой) Цементит (карбид железа; Fe3C метастабильная высокоуглеродистая фаза) Графит стабильная высокоуглеродистая фаза
Структуры железоуглеродистых сплавов
Ледебурит (эвтектическая смесь кристаллов цементита и аустенита, превращающегося при охлаждении в перлит) Мартенсит (сильно пересыщенный твердый раствор углерода в α-железе с объемно-центрированной тетрагональной решеткой) Перлит (эвтектоидная смесь, состоящая из тонких чередующихся пластинок феррита и цементита) Сорбит (дисперсный перлит) Троостит (высокодисперсный перлит) Бейнит (устар: игольчатый троостит) — ультрадисперсная смесь кристаллов низкоуглеродистого мартенсита и карбидов железа
Стали
Конструкционная сталь (до 0,8 % C) Инструментальная сталь (до ~2 % C) Нержавеющая сталь (легированная хромом) Жаростойкая сталь Жаропрочная сталь Высокопрочная сталь
Чугуны
Белый чугун (хрупкий, содержит ледебурит и не содержит графит) Серый чугун (графит в форме пластин) Ковкий чугун (графит в хлопьях) Высокопрочный чугун (графит в форме сфероидов) Половинчатый чугун (содержит и графит, и ледебурит)


Аустенит (γ-фаза) — высокотемпературная гранецентрированная модификация железа и его сплавов.

В углеродистых сталях аустенит — это твёрдый раствор внедрения, в котором атомы углерода входят внутрь элементарной ячейки γ-железа во время конечной термообработки. В сталях, содержащих другие металлы (кроме железа, легированные стали), атомы металлов замещают атомы железа в кристаллической решетке и возникает твердый раствор замещения. В чистом железе существует в интервале температур 910—1401 °C; в углеродистых сталях аустенит существует при температурах не ниже 723 °C. Фаза названа в честь сэра Уильяма Чандлера Робертс-Остина (англ. William Chandler Roberts-Austen, 18431902). В легированных сталях аустенит может существовать и при гораздо более низких температурах. Такие элементы, как никель стабилизируют аустенитную фазу. Нержавеющие стали, такие как 08Х18Н10Т или AISI 304, AISI 316 и т.д. относятся к аустенитному классу. Присутствие никеля в количестве 8—10% приводит к тому, что аустенитная фаза сохраняется и при комнатной температуре. Мартенситно-стареющие нержавеющие стали типа 08Х15Н2ДТ или Ph 17-4 могут содержать некоторое количество остаточного аустенита. Оптическая металлография во многих случаях не позволяет выявить присутствие аустенита, расположенного, как правило, по границам мартенситных пакетов. Основными способами определения количества остаточного аустенита являются рентгеноструктурный анализ и просвечивающая электронная микроскопия.

 

По назначению сталь разделяют на конструкционную, из которой изготовляют конструкции и детали машин, инструментальную, применяемую для изготовления режущего и измерительного инструмента и штампов, и сталь с особыми физическими свойствами (нержавеющие, кислотостойкие, магнитные, жаропрочные и др.), из которых изготовляют детали паровых и газовых турбин, оборудование нефтяной и химической промышленности и т. д.

Углеродистая контрукционная сталь может быть обыкновенного качества (ГОСТ 380-94), качественной (ГОСТ 1050-88). Углеродистая интрументальная сталь - качественной и высококачественой. (ГОСТ 1435-99)

Сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380-94) - сталь предназначенная для изготовления проката горячекатаного: сортового, фасонного, толстолистового, тонколистового, широкополостного и холоднокатаного тонколистового, а также слитков, блюмов, слябов, сутунки, заготовок катаной и непрерывнолитой, труб, поковок и штамповок, ленты, проволоки, метизов и других не ответственных и малонагруженных конструкционных элементов продукции машиностроения.

Углеродистую сталь обыкновенного качества изготовляют следующих марок: Ст0, Ст1кп, Ст1пс, Ст1сп, Ст2кп, Ст2пс, Ст2сп, Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп, Ст3Гпс, Ст3Гсп, Ст 4кп, Ст4пс, Ст4сп, Ст5пс, Ст5сп, Ст5Гпс, Ст6пс, Ст6сп.
Буквы Ст обозначают «Сталь», цифры - условный номер марки в зависимости от химического состава, буквы «кп», «пс», и «сп» - степень раскисления («кп» - кипящая, «пс» - полуспокойная, «сп» - спокойная).







Дата добавления: 2015-09-19; просмотров: 1615. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Тема 2: Анатомо-топографическое строение полостей зубов верхней и нижней челюстей. Полость зуба — это сложная система разветвлений, имеющая разнообразную конфигурацию...

Виды и жанры театрализованных представлений   Проживание бронируется и оплачивается слушателями самостоятельно...

Что происходит при встрече с близнецовым пламенем   Если встреча с родственной душой может произойти достаточно спокойно – то встреча с близнецовым пламенем всегда подобна вспышке...

Потенциометрия. Потенциометрическое определение рН растворов Потенциометрия - это электрохимический метод иссле­дования и анализа веществ, основанный на зависимости равновесного электродного потенциала Е от активности (концентрации) определяемого вещества в исследуемом рас­творе...

Гальванического элемента При контакте двух любых фаз на границе их раздела возникает двойной электрический слой (ДЭС), состоящий из равных по величине, но противоположных по знаку электрических зарядов...

Сущность, виды и функции маркетинга персонала Перснал-маркетинг является новым понятием. В мировой практике маркетинга и управления персоналом он выделился в отдельное направление лишь в начале 90-х гг.XX века...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия