|
|
Превращения в сплавах железо-графитДиаграмма состояния Fe – C нанесена на диаграммы состояния Fe3C – Fe штриховыми линиями. Её чтение принципиально не отличается от чтения диаграммы состояния Fe – Fe3C, но во всех случаях из сплавов выпадает не цементит, а графит. Железоуглеродистые сплавы могут кристаллизоваться в соответствии с диаграммой Fe – С только при медленном охлаждении и наличии графитизирующих добавок (Si, Ni и др.).
Рис. 6.8.1. Диаграмма состояния системы Fe-Fe3C (железо-цементит)
Рис.6.8.2. Диаграмма состояния системы Fe-C (железо-графит)
Рис. 6.8.3. Схема образования и роста зерен перлита I – аустенит; II – образование зародыша Fe3C на границе зерна аустенита; III - IV V VI Равновесную структуру сталей Легированные стали, содержащие добавки других элементов, помимо Fe, С и постоянных примесей, широко используют в машиностроении. В качестве легирующих наиболее часто используют Cr, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Ti, Nb, реже – Co, Al, Cu, B и некоторые другие. Почти все легирующие элементы изменяют температуры полиморфных превращений железа, эвтектоидной и эвтектической реакций, влияют на растворимость углерода в аустените. Так, например, известно, что при tº=20-25ºC стабилен феррит (Feα). В сплавах Fe c Ni, Mn, Co (рис.6.8.3.1) γ – область открывается, и с концентрацией добавки, соответствующей точке B, ГЦК – решетка аустенита (Feγ) становится устойчивой при 20-25ºС; такие сплавы называются аустенитными сталями. Легирующие элементы Sr, Mo, W, V, Si, Ti расширяют температурный интервал устойчивости Feα и образуются ферритные стали (однофазные сплавы с ОЦК-решеткой – твердые растворы на основе Feα. Из перечисленных элементов, дающих замкнутую γ – область, только Sr и V не образуют с Fe промежуточных фаз, и поэтому, α – область “открывается” (рис. 6.8.3.2) – наблюдается неограниченная растворимость этих элементов в Fe с ОЦК – решеткой. Остальные легирующие элементы, замыкающие область, образуют с Fe промежуточные фазы, поэтому при определённых концентрациях легирующего элемента на диаграммах появляется линия, ограничивающая растворимость, правее которого расположены трехфазные области. Таким образом, введение легирующих добавок в стали приводит к образованию однофазных структур - Feα или Fe γ.
Карбиды и нитриды в легированных сталях К карбидообразующим относятся переходные металлы с недостроенной d-электронной оболочкой. Чем меньше электронов на оболочке, тем больше сродство к углероду. В сталях карбидообразующими являются: Fe, Cr, Mn, Mo, W, V, Ti, Nb (в порядке возрастания их карбидообразующей способности). При введении в сталь карбидообразующего элемента в небольшом количестве (от десятых долей до 2%) образования карбида этого элемента чаще всего не происходит. Образуется легированный цементит (Fe, Cr)3С или в общем виде Ме3С. Сильные карбидообразователи Мо, W, V, Nb, Ti образуют с углеродом фазы внедрения чаще всего формулы МеС. Фазы внедрения отличающиеся очень высокой тугоплавкостью, практически не растворимы в аустените. Вследствие нерастворимости фаз внедрения происходит обеднение аустенита углеродом при легировании стали сильными карбидообразователями. Аналогичные образования наблюдаются в сталях при достаточном количестве азота, эти фазы называются нитридами. Вопросы для самоконтроля
ТЕМА 7. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ДЕФОРМИРОВАННЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием внешних усилий. Упругие деформации исчезают, а пластичные остаются после окончания действия приложенных сил. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия. В основе пластичных – необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Способность металлов пластически деформироваться называются пластичностью. При пластическом деформировании металла одновременно меняется ряд свойств, в частности, при холодном деформировании повышается прочность.
7.1. Механизм пластического деформирования Пластическая деформация в кристалле осуществляется путем сдвига одной его части относительно другой. Имеются две разновидности сдвига: скольжение и двойникование. Роль двойникования возрастает, если затруднено скольжение. Оно, по сравнению со скольжением, имеет второстепенное значение. Скольжение развивается по плоскостям и направлениям, на которых плоскость атомов максимальная. Плоскость скольжения вместе с направлением скольжения, принадлежащим этой плоскости, образуют систему скольжения. Число систем скольжения не одинаково в металлах с разным типом кристаллических решеток: - у металлов с ГЦК решёткой – 12 эквивалентных систем скольжения. - у металлов с ОЦК решёткой – 48 систем скольжения. - у металлов с ГП решёткой при с/а ≥ 1,63 скольжение развивается по плоскости базиса, в которой находятся 3 эквивалентных направления. Эти металлы менее пластичны, чем металлы с ОЦК и ГЦК решётками. Увеличение количества систем скольжения сопровождается повышением способности металла к пластическому деформированию. Так, у Zr и Ti при с/а <1,63 скольжение идет по плоскостям базиса, пирамидальным и призматическим плоскостям. Эти металлы более пластичны, чем Zn и Mg. Элементарный акт сдвига – это смещение одной части кристалла относительно другой на расстояние, равное периоду решетки (рис 7.1.1, 7.1.2): τкр =G/2π ~0,16G τкр – критическое касательное напряжение (теоретическая прочность кристалла), G – модуль упругости при сдвиге. В реальных кристаллах для сдвига на одно межатомное расстояние требуется напряжение около 10-4G, то есть в 1000 раз меньше теоретического значения. Низкая прочность реальных кристаллов вызвана их структурным несовершенством. Пластическое деформирование в реальных кристаллах осуществляется путем последовательного перемещения дислокаций. Переноса массы при этом не происходит. Перемещаясь каждый раз на величину вектора Бюргерса – одно межатомное расстояние, дислокация, в конце концов, выйдет на поверхность кристалла и здесь появится ступенька, равная вектору Бюргерса. Эта ступенька (ее высота) будет увеличиваться, так как в плоскости скольжения движутся десятки и сотни дислокаций. Ступенька, видимая под микроскопом, называется линией скольжения.
  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
