Сплави на основата на желязо
Стомана
Стоманите, в зависимост от съдържанието на въглерод, се разделят на хипоевтектоидни (C
Манганът и силицият са полезни примеси в стоманата. Съдържанието на манган е от порядъка на 0,5-0,8%. Манганът неутрализира вредните ефекти на сярата, намалявайки червената чупливост. Манганът увеличава якостта, без да намалява пластичността. Силицият се съдържа в стоманата в диапазона от 0,3 ... 0,4%. Силицият значително повишава границата на провлачване. В стоманите, предназначени за студена пластична деформация, количеството силиций трябва да бъде минимално.
Газовете влошават свойствата на стоманата. Кислородът и азотът, образувайки крехки неметални включвания (оксиди, нитриди), повишават крехкостта на стоманата и прага на студена крехкост. Водородът, разтваряйки се в стоманата, увеличава нейната крехкост. Поради факта, че разтворимостта на водорода намалява при охлаждане на стоманата, отделеният водород се натрупва в микропори, което води до образуване на флокули (сълзи).
Въглеродните конструкционни стомани се разделят на:
стомана с обикновено качество TU 2651-94;
качествени стомани GOST 1050-88;
конструкционни стомани с повишена и висока обработваемост GOST 1414-75.
Конструкционните въглеродни стомани с обикновено качество са маркирани с буквите "St" и имат сериен номер от 0 до 6, методът на дезоксидация на стоманата е посочен след номера (kp - кипене, cn - спокойно, ps - полуспокойно). Например стомана St3ps. Съдържанието на сяра и фосфор в тези стомани е -1. Например, чугун клас SCh15: ϭv = 150 MPa.
Структурата на металната основа може да бъде феритна (фиг. 3.5, а) феритно-перлитна (фиг. 3.5, б) и перлитна (фиг. 3.5, в).
Чугунът, в който графитът има сферична форма, се нарича високоякостен. сферична формаграфитните включвания елиминират острите срезове в металната основа.
Микроструктурата на феритно-перлитния сферографитен чугун е показана на фиг. 3.6.
Ковкият чугун има люспеста форма на графитни включвания. Получава се чрез дълго излагане на бял чугун при висока температура (около 1000°C).
Ориз. 3.6. Микроструктура на феритно-перлитен сферографитен чугун
Тази топлинна обработка се нарича графитизиращо отгряване. Цементитът се разлага с отделяне на графит под формата на люспи. Такива включвания отделят основата по-малко от сивия чугун. Следователно ковкият чугун е по-здрав и пластичен от сивия чугун. Неговата якост на опън е в рамките на 300...800 MPa, относително удължение δ=2...12%. Ковките чугуни се обозначават с буквите KCh, първите две цифри показват якостта на опън ϭv в MPa-10 -1 (GOST 1215-79). Другите две или едно е относителното удължение δ в проценти. Например, чугун клас KCh300-6: av = 300 MPa, δ = 6%.
Структурата на феритния чугун е показана на фиг. 3.7a. Перлит - на фиг. 3.7б.
Уплътненият графитен чугун има графитни включвания с форма на червей. Характеристика на структурата на този чугун е наличието на голямо количество ферит в металната основа (до 70 ... 90%).
Уплътненият графитен чугун има по-високи експлоатационни свойства от сивия чугун. Неговата якост на опън (якост на опън) е в диапазона 300-500 MPa, а относителното удължение е 1 ... 3%. Такъв чугун се маркира, както следва: ChVG300-4, ChVG300-5, ChVG400-4, ChVG500-1 (GOST 3926-99). Буквите показват принадлежност към уплътнен графитен чугун. Първото число е якостта на опън в MPa, с тире - относително удължение (%).
Ориз. 3.7.Микроструктура на ковък чугун
Легираните чугуни са чугуни, легирани с хром, алуминий, силиций, никел и други елементи, за да се получат необходимите свойства.
За да се подобри устойчивостта на корозия, силициевите чугуни са легирани с молибден.
Хромните чугуни са стабилни в разтвори на азотна киселина с всякаква концентрация при нормални температури, в разтвори на сярна киселина (до 62%), фосфорна киселина (до 70%) и имат висока устойчивост на износване.
Топлоустойчивост, т.е. способността да не се окислява при високи температури се постига чрез допиране със силиций или хром.
Характерна особеност на никеловите чугуни е тяхната висока устойчивост на корозия в разтопени соли и концентрирани алкални разтвори.
Тестови въпроси
1. Какви фази образува желязото с въглерода? Дайте им определение.
2. Опишете всички линии на диаграмата Fe - Fe3C.
3. Какво е евтектика и евтектоид?
4. Дефинирайте ледебурит.
5. Какво е перлит?
6. На какви групи се разделят стоманите в зависимост от съдържанието на въглерод?
7. Каква е структурата на стоманите при стайна температура?
8. Как се променят свойствата на стоманата с увеличаване на съдържанието на въглерод?
9. Какъв е отрицателният ефект на сярата и фосфора върху свойствата на стоманата?
10. Какво е действието на мангана и силиция?
11. На какви групи се делят стоманите според предназначението им?
12. Как се маркират въглеродните структурни стомани с обикновено качество? Дай пример.
13. Какво е семантичното значение на числата при маркиране на висококачествени конструкционни стомани?
14. Каква е разликата между структурните стомани с обикновено качество и висококачествените?
15. Какви са особеностите на химичния състав на стоманите от повишена ивисока обработваемост?
16. Как се маркират стомани с повишена и висока обработваемост?
17. Как се маркират конструкционните легирани стомани?
18. Кои чугуни са бели и кои графитизирани?
19. Какво е сив чугун и как се маркира?
20. Каква е формата на графитните включвания в сферографитен чугун и как се маркира?
21. Какво е сферографитен чугун? Дайте примери за маркировки.
22. Каква е формата на графитните включвания в уплътнения графитен чугун? Дайте примери за маркировки.
23. Каква е целта на легирането на чугуни?