Министерство науки и образования Украины
Донбасская Государственная Машиностроительная академия
Реферат
По дисциплине ТКМ и Материаловедение
на тему:
МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ
Выполнил ст. гр. ПТМ 08-1Т
Чмырёв А.В
Проверил
Минков А.Н
Краматорск 2011
Содержание
1. Компоненты и фазы в углеродистых сталях в равновесном состоянии 2
2.Влияние массовой доли углерода на структуру и механические
свойства стали 5
3.Определение массовой доли углерода в стали и марки стали
по ее структуре 7
4.Влияние примесей на свойства сталей 8
5. Маркировка углеродистых сталей 8
Список использованной литературы 11
1. Компоненты и фазы в углеродистых сталях в равновесном
состоянии
К углеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом с массовой долей углерода от 0,02 до 2,14 %.
Основными компонентами углеродистых сталей являются железо и углерод.
Железо является полиморфным металлом, имеющим разные кристаллические решетки в различных температурных интервалах. При температурах ниже 910 °С, железо существует в -модификации, кристаллическое строение которой представляет собой объемно-центрированную кубическую решетку. Эта аллотропическая модификация железа называется -железом. В интервале температур от 910 °С до 1392 °С существует -железо с гранецентрированной кубической решеткой.
Углерод является неметаллическим элементом, обладающим полиморфизмом. В природе встречается в виде графита и алмаза. В углеродистых сталях эти компоненты взаимодействуют, образуя, и зависимости от их количественного соотношения и температуры, разные фазы, представляющие собой однородные части сплава. Это взаимодействие заключается том, что углерод может растворяться как в жидком (расплавленном) железе, так и в различных его модификациях в твердом состоянии. Кроме того, он может образовывать с железом химическое соединение. Таким образом, в углеродистых сталях различают следующие фазы: жидкий сплав (Ж), твердые растворы - феррит (Ф) и аустенит (А) и химическое соединение цементит (Ц).
Рис. 1. Фрагмент диаграммы состояния “железо-цементит”:
а) фазовая; б) структурная.
Феррит - твердый раствор внедрения углерода в -железе. Имеет объемно-центрированную кубическую решетку и содержит при нормальной температуре менее 0,006 % углерода. У феррита низкие твердость и прочность, высокие пластичность и ударная вязкость.
Аустенит - твердый раствор внедрения углерода в -железе, при нормальной температуре в углеродистых сталях в равновесном состоянии не существует.
Цементит - химическое соединение железа с углеродом, карбид железа Fе3C. Он обладает сложной кристаллической решеткой, содержит 6,67 % углерода. Для цементита характерна высокая твердость и очень низкая пластичность.
Согласно фазовой диаграмме "железо - цементит" (рис. 1а) углеродистые стали при нормальной температуре состоят из двух фаз: феррита и цементита. Одному проценту углерода соответствует 15 процентов цементита. Исходя из этого массовая доля цементитной фазы находится умножением массовой доли углерода, содержащегося в стали, на 15. Поскольку в феррите содержится очень малая доля процента углерода, то практически весь углерод, имеющийся в стали, входит в состав цементита. Поэтому увеличение массовой доли углерода в стали ведет к увеличению массовой доли цементитной фазы, что приводит к повышению твердости и прочности, понижению пластичности и ударной вязкости.
Фазы в углеродистых сталях определенным образом располагаются в их объемах, образуя в зависимости от массовой доли углерода, ту или иную структуру. Равновесные структуры углеродистых сталей указываются на структурной диаграмме "железо - цементит" (рис. 1б).