Studiul structurii oțelului carbon în echilibru (recopt) starea

Titlul lucrării: Studiul structurii oțelului carbon în echilibru (recopt) starea

Specializarea: Fabricarea și tehnologii industriale

Descriere: Studiul structurii în oțelurile echilibru carbon (recopt) starea metale pure chimic au o rezistență scăzută, astfel încât tehnica sunt utilizate relativ rar. Aliajele cele mai utilizate pe scară largă - substanțele obținute prin topirea.

Mărime fișier: 72,5 KB

Job descărcat: 67 de persoane.

Punct de vedere chimic metale pure au o rezistență scăzută, astfel încât tehnica sunt utilizate relativ rar. Cele mai utilizate pe scară largă aliaje - o substanță produsă prin fuzionarea (prin pulberi sinterizare, depuneri electrice sau prin alte metode.) Două sau mai multe elemente chimice. Elementele chimice care formează aliajul se numesc componente. Componentele formează un sistem; de exemplu, fier și carbon, formează un sistem de Fe # 150; C, acoperind totalitatea acestor aliaje. Fier-aliaje - otel si fonta - sunt materiale structurale importante și tehnica instrumentală modernă cu o gamă importantă de aplicații.

oțel carbon - un aliaj de fier cu carbon, care conține mai puțin de 2,14% C.

aliaj metalic se caracterizează printr-o compoziție chimică specifică, compoziția fazei și structura internă (microstructură). Numita componentă fază omogenă a unui aliaj cu aceeași structură atomică cristalină, aceeași compoziție și separată de cealaltă fază (e) a interfeței. Sub structura (microstructura) înseamnă forma, mărimea și natura aranjamentului reciproce a fazelor (dacă nu este o structură cu o singură fază), mărimea și forma boabelor. Structura aliajului este caracterizată prin componentele structurale. sub care este o parte separată a unui aliaj constând din una sau mai multe faze având aceeași structură cu caracteristici inerente. Structura monofazată se numește omogenă și bifazică, și mai mult - eterogene. În cazul în care aliajul # 150; o singură fază, apoi faza și componente structurale - sinonime. În cazul în care aliajul # 150; eterogenă, numărul de faze și componente structurale pot fi diferite. Structura aliajului depinde de procesele fizico-chimice ce au loc în acesta ca urmare a tranziției de la lichid la solid (cristalizare), iar modificările de fază, care pot apărea în stare solidă (cristalizare secundară - faza de recristalizare).

În componentele din aliaje în stare solidă pot reacționa chimic pentru a forma un compus chimic sau se dizolvă reciproc unul în celălalt pentru a forma soluții solide. În stare solidă poate fi o interacțiune chimică sau solubilitate reciprocă între componente. Apoi, structura din aliaj este un amestec mecanic de cele două componente ale boabelor individuale.

Reprezentări ale tuturor transformărilor care apar în aliaje prin variația concentrației componentelor și temperaturii dă diagrama de stare - starea de reprezentare grafică în aliaj temperatura coordonate - concentrație. Diagrama de fază a clădirii prin metode experimentale directe. Este numit, de asemenea, diagrama de echilibru, ca arată modul în care, în aceste condiții, există faze de echilibru. Într-un mediu de producție pentru a produce aliaje în echilibru tratamentul termic # 150; glumă. Diagrama de fază c Istemi de fier-carbon (Fe - Fe 3 C) este prezentată în Figura 2.

Componente și componente de fază structurale ale sistemului Fe - C

Fier (Fe). Punctul de topire al 1539 0 C. Fierul are două forme polimorfe: α și γ. Rețeaua cristalină a α-fier există la o temperatură sub 911 0 C și mai mari de 1392 0 C. Intervalul de temperatură de 1392-1539 0 C. α-fier desemnat ca δ-fier. Rețeaua cristalină a Fe - α - cub (bcc) centrată pe corp. La o temperatură de 768 0 C (punctul Curie) Fe - α suferă transformări magnetice, adică se schimbă de la o stare feromagnetic la o stare paramagnetic prin încălzire și invers - când este răcit. Fe - există γ în intervalul de temperatură 911-1392 0 C este - paramagnetic. Rețeaua cristalină a Fe - γ - față-centrat cubic (fcc). densitate de fier # 150; 7,86 g / cm 3. Are o duritate scăzută și rezistență: HB = 800 MPa, σ B = 250 MPa și o ductilitate bună: δ = 50%, ψ = 80%. In diagrama de stare Fe - C fier pur responsabil linie ANGO (ea - axa de temperatură).

Carbonul (C) - un element nemetalic în natură

Ea apare sub forma a două modificări polimorfice: sub formă de diamant, având o rețea cubică complex sub formă de grafit cu o latice hexagonală. Grafitul Densitate 2,25 g / cm 3 Rezistența la tracțiune crește de grafit ca temperatura crește până la 20 MPa la 20 0 C și 40 MPa la 2500 0 C. Are o conductivitate electrică ridicată. Atunci când este încălzit la 3650 0 C începe sublimare grafit (conversia în stare gazoasă, ocolind stare lichidă). Carbon dizolvat fier în stare lichidă și solidă. O trăsătură caracteristică a carbonului este capacitatea sa de a forma carburi, prin care este posibilă obținerea oțelurilor durificate considerabile (așa numita carbură de întărire).

1250 0 C. Cimentul are o duritate ridicată (HB = 8000MPa) și practic ductilitate zero. Regiunea rămasă pe diagrama de fază de Fe - C sunt bifazic.

Componentele structurale ale oțelurilor carbon sunt ferita, austenita, ciment și perlit.

State Line diagrama Fe - C. determinarea aliajelor de cristalizare au semne și anume semnificație fizică.

ABCD - linia lichidus (lichid lat.) - corespunde debutul temperaturii de cristalizare a aliajelor lichide în funcție de compoziția lor. AHJECF - linia solidus (lat solid.) - indică sfârșitul temperatura de solidificare a aliajelor. Intervalul de temperatură între liniile lichidus și solidus se numește interval de cristalizare primară. Diagrama de fază a Fe - C permite procesul de a urmări cristalizarea a două aliaje comerciale - oteluri si fonte (fonte considerate în № 6). La 727 0 C Sistem (PSK orizontal) în fier-carbon are loc transformarea eutectoid. care constă în faptul că austenita conținând 0,8% C, se descompune în două faze # 150; ferită și cementita. Acest amestec se numește perlit mecanică. Transformarea eutectoid este scris după cum urmează:

A S P [P + C F K] sau

A 0,8 P [F 0,02 + 6,67 C].

Caracteristici eutectoid de transformare:

1) Conversia are loc în stare solidă;

2) implicate în conversia a trei faze - austenitei, ferita si cementita;

3) cristalizează simultan în timpul răcirii două faze - ferita si cementita;

4) Temperatura de transformare (727 0 C) și concentrația de carbon în fazele implicate în reacție este întotdeauna constantă;

Temperatura de transformare eutectoid mai mică decât temperatura de cristalizare a fazei implicate în reacție;
cristalizare secundară a aliajului fier-carbon a oricărei compoziții la linia de intersecție este terminată PSK transformare eutectoid. și anume apare în toate oțel carbon și fontă;
produs de conversie # 150; eutectoid - amestec mecanic din cele două faze solide, ferita si cementita conținând 0,8% C - numita perlită (P);
transformare continuă sub răcire până la încălzire, dar în direcția opusă, cu transformarea perlitice la austenită;
Mecanismul de conversie este de difuzie.

Perlitul este alcătuit din plăci de cementită în ferită pe bază. Pe gravată perlitul microsection cereale este format din plăci paralele de cementita și ferită și are un luciu perla, de aici termenul de „perlit“ (din franceză. Perle).

În funcție de conținutul de carbon al aliajului în conformitate cu diagrama de faza de Fe - oțelurilor carbon C sunt clasificate în funcție de structura în starea de echilibru la:

eutectoid. cuprinzând exact 0,8% structură perlitică carbon;

hypereutectoid clase. care conține carbon mai mare de 0,8 dar mai mic de 2,14%, având o structură de perlită și secundar cementită. (Cementita secundar precipită într-o plasă în jurul perlitei boabe.)

În condiții reale a structurii de răcire aproape de echilibru, și după recoacere. recoacere # 150; Acest tratament termic, care constă în încălzirea aliajului la o temperatură predeterminată, menținere la această temperatură și răcire în cuptor. (Opriți cuptor. Blanks, produse finite sau probele sunt răcite împreună cu cuptorul. Astfel atinge cea mai scăzută rată de răcire este posibil, pentru a aduce structura oțelului sau orice aliaj de echilibru)

unde S - suprafața ocupată de perlită ca procent din întreaga suprafață a secțiunii, vizibile la microscop. De exemplu, suprafața ocupată de perlitei este de 50%.

Apoi: C% = (0,8 anilor '50). 100 = 0,4%.

În oțeluri hypereutectoid crește conținutul de carbon crește duritatea, rezistența la uzură, rezistență mică, scade ductilitate. Pentru a crește plasticitatea și îmbunătăți instrumentul de tăiere din oțel hypereutectoid prelucrabilitate este supus unei recoacere speciale (spheroidized), în care întreaga cementita precipită sub formă de granule. O astfel de structură se numește perlită granulară.

Când supraîncălzit din oțel, care se întâmplă în timpul forjării, precum și în structura de oțel turnat format din perlită grosier și ferită. Uneori izolarea feritic (mai puțin cementita secundar din oțel hypereutectoid) au forma de ace. O astfel de structură se numește vidmanshtettovoy. Oțel cu Widmanstätten model, precum și grosier și are o rezistență scăzută, ductilitate și tenacitate. Structura nedorită corectă, adică transforma in granule fine posibil petrece faza de recoacere, recristalizare.

Prin oțel carbon scop, în funcție de conținutul de carbon este clasificat în structural și instrument (mai puțin de 0,65% C) (mai mult de 0,7% C). Oțel carbon structural sunt de calitate obișnuite, calitatea și calitatea (Figura 3). Calitatea oțelului depinde de conținutul de impurități nocive de sulf și fosfor.

Figura 3. Clasificarea oțelului carbon

scop și de calitate.

Oțel de mărci de calitate obișnuite litere Cm și cifre 0 - 6 (număr de brand convențional). Înainte de oțel clasa grupa punctul A, B sau C (O literă nu scrie). Grupa A indică proprietățile mecanice garantate, B - pentru o substanță chimică garantată compoziția C - proprietăți mecanice garantate și compoziția chimică. Pentru condiționale număr de scriere litere KP, SP sau SS denotând metoda oțel dezoxidare: KP-fierbere, SP-liniștit, PS-semikilled (de exemplu VST4KP sau BST1SP). obișnuite de oțel de calitate utilizate pentru structuri de construcții și iresponsabile piese de mașini ușor încărcate (arbori, axe, pinioane).

Ordinea de performanță.

Pentru student de performanță primește un set de secțiuni subțiri din oțel: 20, 45 din oțel, oțel, oțel 70 U12 două probe, oțel turnat 30L 45 și supraîncălzit din oțel. Toate secțiunile au fost decapate într-o soluție 4% H 3 NO alcool.

Întrebările la numărul de laborator 4.

Ce transformare are loc in fier pur, la o temperatură de 911 0 C?

Ce au zăbrele Fe - α și Fe - γ.

Care este cristalizarea, recristalizarea?

Ce transformare are loc în oțel la o temperatură de 727 0 C? Ceea ce este format din oțel prin transformare eutectoid.

Ce este austenita, ferită, cementita, perlit?

Ce este o rețea cristalină are o ferită, austenită și cementita?

Care este structura de echilibru în doevtektoidnoy, eutectoid și oțeluri hypereutectoid?

Ca depinde de proprietățile mecanice ale oțelului carbon asupra conținutului de carbon?

Când este format din oțel Widmanstätten model, și modul în care aceasta afectează aspectul proprietăților mecanice. Poți rezolva această structură, cum?

Ca clasificate conform destinației și calitatea oțelului.

Care este aliaj de fază componentă structurală componenta?

După un tratament termic al structurii de oțel are un echilibru?

Ce este o glumă pe perlitul granulare și unele oțeluri este de obicei folosit?

De ce să folosiți oțel carbon?