Як вирішувати завдання на сплави


 

Найвідоміший і головний сплав в історії цивілізації — це всім відома сталь. Її основа — залізо, яке було і буде залишатися основою для переважної більшості конструкційних матеріалів, а нові сплави, в тому числі леговані, будуть як і раніше розроблятися.



Інструкція


  1. Як вирішувати завдання на сплави

                  Більшість відомостей про сталях дає діаграма стану залізо-вуглець, точніше — її лівий нижній кут до 2,14% З (вуглецю), представлена ​​на малюнку 1. По ній можна визначити температуру плавлення і затвердіння сталей і чавунів, інтервали температур при механічній і термічній обробці і ще ряд технологічних параметрів. Такі діаграми побудовані практично для всіх значущих сплавів. При створенні легованих сталей також використовуються потрійні діаграми.
  2. Ці діаграми стану отримують квазістатичного (дуже повільним) нагріванням і охолодженням досліджуваних твердих розчинів при найрізноманітніших їх концентраціях. Фазові перетворення протікають при постійній температурі, і тому температурні криві на деякий час утворюють ізотермічні ділянки. Серед металознавців і металургів всіх країн існує негласна угода, згідно з яким типові точки на діаграмі залізо-вуглець позначаються одними і тими ж літерами. Варто відзначити, що такого підходу не існує при позначенні марок сталей, тому при вирішенні задач по металургії періодично можуть виникати труднощі.
  3. Металознавців найбільше цікавлять ті ділянки діаграми, де твердий сплав залізо-вуглець, власне, і називають сталлю. Тут розглядаються температури, що передують рідкого стану сплаву. Перш за все, слід розібратися з основними фазами, позначеними на діаграмі. Ферит — твердий розчин вуглецю в залозі з кубічної гранецентрированной гратами (ГЦК). Аустеніт — високотемпературний ферит. У нього об’емоцентрірованная решітка (ОЦК). Цементит — карбід заліза (Fe3C). Перлітом називається феррито-цементітная структура. Є й тонкощі, такі як первинний і вторинний цементит, які тут слід опустити, як і ледебурит.
  4. Для того щоб проаналізувати стан стали при різних температурах, проведіть на діаграмі вертикаль, відповідну обраної вами концентрації вуглецю. Так, при 0,4% С, після охолодження нижче лінії IE і аж до SE структура стали аустеніт. Далі, аж до евтектоїдних температури 768 ° С, що відповідає лінії PSK маємо стан аустеніт + цементит і аж до кімнатної температури — ферит + перліт. Таким чином, головна температура для технолога — 768 ° С. Більшість середньовуглецевих сталей легують одним відсотком хрому, що знижує її температуру, приблизно, до 720 ° С.
  5. На діаграмі стану відсутня така важлива фаза стали, як мартенсит. Фактично це метастабільний аустеніт, який не встиг перетворитися на перліт в силу високої швидкості охолодження сталі (гарту). Мартенсит володіє значною твердістю і при кімнатній температурі метастабілен чисто умовно, так як для переходу в перліт йому просто не вистачає внутрішньої енергії. Однак при такому перетворенні на стали виникають високі внутрішні напруги, що може привести до утворення тріщин. Ці процеси піднімають ще одне питання для технолога — правильне проведення відпустки загартованої сталі, який знімає внутрішні напруження, підвищує поріг хладноломкости, але також збавляє твердість. Вирішуючи таке завдання, доводиться робити вибір між втратами і придбаннями.
  6. Для визначення температури нагрівання при загартуванню діаграми стану просто безцінні. Виявляється, що при концентраціях вуглецю нижче тих, що відповідають точці Р діаграми, нелегована сталь «не калітся». Протягом всієї лінії PSK (а вам потрібно не більше 2,14% вуглецю) — це температура приблизно рівна 780 ° С. Перегрів понад евтектоїдних допустимо, але не слід забувати, що це викличе зростання зерна аустеніту та інших після гарту. Наслідки якого будуть тільки негативні.