Лабораторная работа по материаловедению на тему Стали и чугуны

Классификация по структуре в равновесном состоянии (после медленного охлаждения):
Доэвтектоидные стали (содержание углерода менее 0.8%). Их структура состоит из феррита (Ф) и перлита (П). Феррит – это практически чистое железо (раствор углерода в α-Fe) с очень низкой прочностью и высокой пластичностью. Он выглядит под микроскопом как светлые зерна. Перлит – это эвтектоидная смесь феррита и цементита, образующаяся при распаде аустенита при 727°C. Он имеет пластинчатое строение и под микроскопом при небольшом увеличении выглядит как темные участки.
Эвтектоидная сталь (содержание углерода ~0.8%). Ее структура на 100% состоит из перлита.
Заэвтектоидные стали (содержание углерода от 0.8% до 2.14%). Их структура состоит из перлита и вторичного цементита (ЦII), который выделяется по границам зерен аустенита в виде светлой сетки. Цементит (Fe₃C) – это химическое соединение железа с углеродом, очень твердое и хрупкое.
Классификация по качеству (по содержанию вредных примесей – серы и фосфора):
Обыкновенного качества: S ≤ 0.050%, P ≤ 0.040%.
Качественные: S ≤ 0.035%, P ≤ 0.035%.
Высококачественные: S ≤ 0.025%, P ≤ 0.025%.
В данной работе рассматриваются качественные стали.
С увеличением содержания углерода в стали количество твердой и хрупкой перлитной составляющей (а в заэвтектоидных сталях – и цементита) увеличивается. Это приводит к закономерному повышению прочности, твердости и предела текучести, но снижению пластичности и ударной вязкости. 1.2. Чугуны: классификация, структура и свойства
Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2.14% углерода. Их главное отличие от сталей заключается в том, что углерод в них находится не только в связанном состоянии (в виде цементита), но и в свободном – в виде графита. Именно форма, размер и распределение графитовых включений определяют основные свойства чугуна.
Классификация чугунов по форме графита:
Серый чугун (СЧ). Графит имеет пластинчатую форму. Такие включения создают концентраторы напряжений, что делает чугун хрупким. Он плохо сопротивляется растяжению и удару, но хорошо работает на сжатие. Основные достоинства – высокие литейные свойства, хорошая обрабатываемость резанием и демпфирующая способность.
Высокопрочный чугун (ВЧ). Графит имеет шаровидную форму. Такая форма в наименьшей степени ослабляет металлическую основу, что значительно повышает прочность и пластичность чугуна, приближая его свойства к свойствам стали.
Ковкий чугун (КЧ). Графит имеет хлопьевидную форму. Получают такой чугун не литьем, а путем длительного отжига белого чугуна, в результате чего цементит распадается с образованием углерода отжига (графита). По свойствам занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным чугуном.