Влияние углерода и легирующих элементов на твердость, прочность, пластичность и вязкость стали

С ростом содержания углерода в структуре стали увеличивается количество цементита, при одновременном снижении доли феррита. Изменение соотношения между составляющими приводит к уменьшению пластичности, а также к повышению прочности и твердости. Прочность повышается до содержания углерода около 1%, а затем она уменьшается, так как образуется грубая сетка цементита вторичного.

Углерод влияет на вязкие свойства. Увеличение содержания углерода повышает порог хладоломкости и снижает ударную вязкость.

Закаливаемость и прокаливаемость стали

Закаливаемость – способность стали упрочняться, в основном зависит от содержания углерода

Прокаливаемость – способность стали закаливаться на определенную глубину

Факторы, влияющие на прокаливаемость:

1) Все факторы, которые уменьшают скорость превращения А в П увеличивают прокаливаемость

2) Все легирующие элементы, кроме кобальта: смещают с-образную диаграмму вправо, увеличивают область устойчивости переохлажденного аустенита, уменьшают критическую скорость закалки

Влияние легирующих элементов на полиморфные превращения железа. Влияние легирующих элементов на процессы при отпуске стали

На полиморфизм железа

Элементы, расширяющие γ область – аустенитные стали (марганец, никель, платина, углерод). Понижают A3, повышают А4.

Все легирующие элнменты повышают твердость, прочность, понижают пластичность стали.

Никель. Если его до 4,5%, то он сохраняет на высок. Уровне Т, П. Более 4,5%, то действует как и все остальные. Никель понижает порог хладноломкости.

Температуры перехода от вязкого разрушения к хрупкому – порог хладноломкости.

На положение точек MN, MK

На прокаливаемость стали

Все легирующие элементы, кроме кобальта смещают термокинетическую диаграмму вправо, уменьшают критическую скорость закалки и увел. Прокаливаемость

На температуру отпуска стали

Некарбидообразующие элементы не влияют на t отпуска, а карбидообразующие элементы, забирая на себя углерод, тормозят диффузиноные процессы, тем самым повышая t отпуска.

Технология закалки стали. Закалочные среды, способы закалки

Закалка стали — это процесс термообработки, суть которого заключается в нагреве стали до температуры выше критической с последующим быстрым охлаждением. В результате этой операции повышаются твердость и прочность стали, а пластичность снижается.

Среды охлаждения – Вода, масло

Часто применяют расплавы солей

В обл-ти высоких температур нужно охлаждать быстро, чтобы А не успел в П. При низких температурах хотелось бы замедлить скорость охлаждения, чтобы избежать высоких внутренних напряжений.

1) Непрерывная закалка в 1 охладителе

2) Прерывистая закалка – закалка в 2х охладителях. В данном методе нужно точно знать время, когда из воды в масло переносить.

3) Струйчатая закалка.

4) Закалка с самоотпуском. Назначается для инструмента (напильник). Весь напильник нагревается, но охлаждается в воде только рабочая часть. За счет теплообмена горячей нерабочей части в холодной рабочей отпускается tопределяется по шкале

5) Ступенчатая закалка – охлаждают в расплаве солей при tвыше M_H

6) Закалка на беенит. Выдерживают столько времени, чтобы А в Б

Технология отжига, нормализации и отпуска стали

Отжиг назначается для снятия внутренних напряжений, повышения пластичности, понижения прочности, измельчение зерна, назначается после деформация, литья и т.д.

1) Полный отжиг – назначается для доэвтектоидных сталей. При этом измельчается как ферритная, так и перлитная составляющая. Происходит полная фазовая перекристаллизация

2) Неполный отжиг – для доэвтектоидных сталей

3) Низкий отжиг (рекристаллизационный) – назначается для снятия внутр. Напряжений

4) Диффузионный отжиг (гомогенизация) – Т нагрева 1050-1100. При этом исчезает ликвация. Чаще ликвируют серу и фосфор. При таком режиме исчезает ликвация, но резко вырастает зерно аустенита

5) Изотермический отжиг – металл охлаждается на 100^о и при ней выдерживается

Нормализация

Для углеродистых сталей отжигонормализация взаимозаменяемы, если сталь – легированная, то нормализацией можно заменить улучшение (закалка+выс.отпуск)

Для заэвтектоидных сталей – нормализация режим точно такой же

Назначается для удаления цементитной сетки Fe₃C. С таким металлом работать нельзя

Отпуск проводят с целью получения более высокой пластичности и снижения хрупкости материала при сохранении приемлемого уровня его прочности. Для этого изделие подвергается нагреву в печи до температуры от 150—260 °C до 370—650 °C с последующим медленным остыванием.

Влияние карбидообразующих элементов на строение стали, на процессы аустенизации и процессы при отпуске стали

На рост зерна аустенитов

Нитриды, кобриды откладываются по границам зерна аустенита. Они тугоплавкие, и пока она не растворились, являются барьером к росту зерна аустенита.

На температуру отпуска стали

Некарбидообразующие элементы не влияют на tотпуска, а карбидообразующие элементы, забирая на себя углерод, тормозят диффузионные процессы, тем самым повышая tотпуска.

Отпускная хрупкость стали 1 и 2 рода

В интервале 300-400^о 1 рода падение ударнойвзякости. Рекомендация: Необратимый процесс. Избегать этих tотпуска. Но мы же рекомендуем для пружинно ресорных сталей эту tотпуска, т.к. здесь нужна упругость

В интервале 500-600^о. Рекомендация: обратимый процесс. Пойдет по а, если быстро охлаждать.По б, если медленно. Контролировать сталь по сере и фосфору. Можно добавлять небольшое кол-во вольфрама/молибдена