ПРОГРАМА РОБОТИ
Ознайомитися зі структурами відпалених вуглецевих сталей, вміти класифікувати та маркувати вуглецеві сталі
3 ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ
3.1 Що являє собою сталь?
3.2 Як змінюються структура і властивості сталей із
збільшенням вмісту вуглецю?
3.3 За якими ознаками класифікують вуглецеві сталі?
3.4 На які групи розподіляють сталі за призначенням?
3.5 Як маркують вуглецеві сталі?[1,с.180-202; 3,с.35-40]
4 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Вплив домішок на механічні властивості вуглецевих сталей
Сталями називають залізовуглецеві сплави, які містять до 2,14 % вуглецю. Крім вуглецю у вуглецевій сталі завжди є кремній, марганець, сірка і фосфор, кисень, азот, водень та ін.
Вуглець є основним компонентом, і залежно від його вмісту дуже змінюються механічні властивості сталі, а також структура.
Твердість НВ, межа міцності на розтяг σв і межа пружності δпр. безперервно збільшуються з підвищенням вмісту вуглецю до 1,2 %, одночасно зменшується відносне видовження δ.
Постійні домішки в сталі містяться у таких межах: кремнію - до 0,5 %, марганцю - до 0,8 %, фосфору і сірки - до 0,05 % кожного.
Марганець і кремній є корисними домішками, вони зміцнюють сталь, хоча у зазначених межах істотного впливу на властивості сталі не виявляють. Марганець і кремній є добрими розкислювачами сталі; крім того, марганець знешкоджує вплив сірки, утворюючи з нею сполуку MnS, яка частково видаляється в шлак.
Сірка є шкідливою домішкою, вона не розчиняється в залізі, як інші домішки, а утворює з ним хімічну сполуку FeS (сірчисте залізо).
Сірчисте залізо із залізом утворює евтектику FeS-Fe з температурою плавлення 985 0 С. При твердінні сталі ця евтектика розміщується у вигляді легкоплавких оболонок навколо зерен. Наявність таких оболонок є причиною червоноламкості (крихкості при червоному розжарюванні) з підвищеним вмістом сірки при гарячій обробці (куванні, прокатуванні та ін.). Оболонки розплавляються, в результаті чого між зернами втрачається зв’язок і утворюються тріщини. Крім того, сірка знижує пластичність і міцність сталі, опір стиранню та корозійну стійкість.
Фосфор надає сталі холодноламкості (крихкість при звичайній і зниженій температурі). Це пояснюється тим, що фосфор дуже сприяє внутрішній кристалічній ліквації (тому що його присутність збільшує інтервал температури між початком і кінцем твердіння – точками ліквідусу і солідусу) і сприяє зростанню зерна в металі.
Структури відпалених вуглецевих сталей
Діаграма залізо-вуглець є фундаментом науки про сталь і чавун. Відповідно з діаграмою стану залізо-цементит, усі вуглецеві сталі у відпаленому стані при кімнатній температурі мають п’ять видів структур. При концентрації вуглецю 0-0,006 % сталь має структуру фериту, 0,006 % - 0,02 % - фериту + цементиту третинного; 0,02% - 0,8% - фериту та перліту. Ці сталі носять назву доевтектоїдних. Евтектоїда сталь має структуру перліту і містить у собі рівно 0,8 % вуглецю; заевтектоїдна сталь має структуру перліту і цементиту вторинного, розташованого у вигляді тонкої білої сітки навколо зерен перліту. Заевтектоїдна сталь містить у собі вуглецю від 0,8 % до 2,14 % ( Структури відпалених сталей надані на рисунку 1).
Класифікація вуглецевих сталей
Вуглецеві сталі класифікують за наступними ознаками:
1. За засобом виробництва: мартенівська, киснево- конвертерна, бесемерівська, томасівська, електросталь.
2. За ступенем розкислення: спокійна, напівспокійна, кипляча.
 |
Рисунок 1 - Структури відпалених вуглецевих сталей
3. За якістю: звичайної якості (S ≤ 0,05 %, P ≤ 0,05 %), якісна
( S ≤ 0,04 %, P ≤ 0,04 %), підвищеної якості (S ≤ 0,03 %, P ≤ 0,03 %).
4. За хімічним складом: маловуглецеві (до 0,3 % С), середньо-
вуглецеві (від 0,3 % до 0,6 % С), високовуглецеві (більше 0,6 % С).
5. За структурою у відпаленому стані: доевтектоїдні,
евтектоїдні, заевтектоїдні.
Класифікація і маркування вуглецевих сталей