Структуры железоуглеродистых сплавов
Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.
Сплавы, содержащие не более 0,02 % углерода, являются техническим железом. Их структура состоит из феррита (рис.1.3).
Рис. 1.3 Микроструктура феррита. ×250
Стали, содержащие от сотых долей до 0,8 % углерода, называют доэвтектоидными (рис.1.4).
а б
Рис.1.4. Микроструктура доэвтектоидной стали (феррит и перлит):
а – 20 % перлита; б – 40 % перлита. (х500)
Структура этих сталей – феррит (светлые участки) и перлит (темные участки). С увеличением содержания углерода количество перлита в ней возрастает.
При содержании в отожженной стали 0,8 % углерода структура состоит полностью из перлита. Такая сталь называется эвтектоидной (рис.1.5).
а б
Рис 1.5. Микроструктура эвтектоидной стали (перлит):
а – х1200; б – х1000
Для определения количества перлита, феррита или цементита в сталях с различным содержанием углерода может служить, так называемый, структурный треугольник, который строится согласно следующим положениям:
– сталь, имеющая 0,8% (эвтектоидная) состоит полностью из перлита;
– в чистом железе (левая крайняя точка диаграммы) перлит отсутствует;
– в цементите (правая крайняя точка) перлит также отсутствует.
Стали, содержащие более 0,8 % углерода, называют заэвтектоидными (рис. 1.6.
Рис. 1.6. Микроструктура заэвтектоидной стали (перлит и цементит): x300 – травление пикратом натрия; x500 – травление 4%-ным спиртовым раствором азотной кислоты).
Цементит выделяется из аустенита при охлаждении в виде светлой сетки, которая хорошо видна на границах темных участков перлита, или в виде игл, пронизывающих перлит.
В зависимости от содержания углерода доэвтектоидные стали отличаются друг от друга по твердости, пластичности и вязкости. Это же относится и к заэвтектоидным сталям. Зависимость механических свойств от содержания углерода (рис.1.7) определяется структурным составом стали, и, главным образом, количеством цементита, объем которого увеличивается с ростом количества углерода.
Рис. 1.7. Влияние углерода на механические свойства стали
С повышением количества углерода в стали увеличивается твердость (НВ); прочность возрастает для сталей с содержанием углерода до 0,8 - 0,9 %, а затем падает в связи с охрупчиванием стали за счет наличия избыточного количества вторичного цементита. Увеличение содержания углерода в стали снижает ее пластичность и вязкость.
Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.
Наличие легкоплавкого ледебурита в структуре чугунов повышает их литейные свойства.
Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой состояния железо – цементит, отличаются высокой хрупкостью. Цвет их излома – серебристо-белый. Такие чугуны называются белыми чугунами.
Микроструктуры белых чугунов представлены на рис. 9.4.
Рис. 9.4. Микроструктуры белых чугунов: а – доэвтектический белый чугун ; б – эвтектический белый чугун (Л); в – заэвтектический белый чугун .
По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на: доэвтектические , структура перлит + ледебурит + цементит вторичный ; эвтектические , структура ледебурит (Л) (рис. 9.4 б); заэвтектические , структура ледебурит + цементит первичный (рис. 9.4 в).
В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с цементитом, входящим в состав ледебурита.
Фазовый состав сталей и чугунов при нормальных температурах один и тот же, они состоят из феррита и цементита. Однако свойства сталей и белых чугунов значительно различаются. Таким образом, основным фактором, определяющим свойства сплавов системы железо – цементит является их структура.
Лекция 8
Дата добавления: 2017-01-13; просмотров: 1433;