Структуры сталей. Структуры белого чугуна. Структуры сплавов. Структуры сталей и сплавов.

Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.

Маркировка сталей. Маркировка углеродистых сталей. Маркировка легированных сталей. Маркировка инструментальных сталей.

Особую группу составляют сплавы с содержанием углерода менее 0,02% (точка Р), их называют техническое железо. Микроструктуры сплавов представлены на рисунке 1. Структура таких сплавов после окончания кристаллизации состоит или из зерен феррита (рисунке 1, позиция а), при содержании углерода менее 0,006 %, или из зерен феррита и кристаллов цементита третичного, расположенных по границам зерен феррита (рисунок 1, позиция б), если содержание углерода от 0,006 до 0,02 %.

Компоненты железоуглеродистых сплавов. Фазы железоуглеродистых сплавов.
Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов. Эвтектоидное превращение. Эвтектическое превращение.
Диаграмма железо-углерод. Диаграмма состояния железо-углерод. Диаграмма железо-цементит. Диаграмма состояния железо-цементит.

Рисунок 1 — Микроструктуры технического железа

а – содержание углерода менее 0,006%; б – содержание углерода 0,006…0,02 %

Углеродистые стали — сплавы железа с углеродом, содержащие 0,02…2,14 % углерода, заканчивающие кристаллизацию образованием аустенита. Они обладают высокой пластичностью, особенно в аустенитном состоянии. Структура сталей формируется в результате перекристаллизации аустенита.

Углеродистые стали. Марки низкоуглеродистых сталей. Марки высокоуглеродистых сталей. Среднеуглеродистые стали.

Рисунок 2 — Микроструктуры сталей

а – доэвтектоидная сталь (Ф + П); б – эвтектоидная сталь (пластинчатый перлит); в – эвтектоидная сталь (зернистый перлит); г – заэвтектоидная сталь (П + Цп)

По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на:

  • доэвтектоидные (0,02% < C < 0,8%), структура феррит + перлит (Ф + П) (рисунок 2, позиция а);
  • эвтектоидные (С = 0,8%), структура перлит (П), перлит может быть пластинчатый или зернистый (рисунок 2, позиции б, в);
  • заэвтектоидные (0,8% < С < 2,14%), структура перлит + цементит вторичный (П + ЦII), цементитная сетка располагается вокруг зерен перлита (рисунок 2, позиция u).

По микроструктуре сплавов можно приблизительно определить количество углерода в составе сплава, учитывая следующее: количество углерода в перлите составляет 0,8 %, в цементите – 6,67 %. Ввиду малой ратворимости углерода в феррите, принимается, что в нем углерода нет.

Диаграмма состояния сплавов механических смесей. Эвтектика. Эвтектический сплав.

Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.

Наличие легкоплавкого ледебурита в структуре чугунов повышает их литейные свойства.

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой состояния железо – цементит, отличаются высокой хрупкостью. Цвет их излома – серебристо-белый. Такие чугуны называются белыми чугунами.

Рисунок 3 — Микроструктуры белых чугунов

а – доэвтектический белый чугун (П + Л + ЦII); б – эвтектический белый чугун (Л); в – заэвтектический белый чугун (Л + ЦI)

По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на:

  • доэвтектические (2,14% < C < 4,3%), структура перлит + ледебурит + цементит вторичный (П + Л + ЦII) (рисунок 3, позиция а);
  • эвтектические (С = 4,3%), структура ледебурит (Л) (рисунок 3, позиция б);
  • заэвтектические (4,3% < C < 6,67%), структура ледебурит + цементит первичный (Л + ЦI) (рисунок 3, позиция в).

В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с цементитом, входящим в состав ледебурита.

Кристаллизация сплавов. Кристаллизация металлов и сплавов.
Процесс кристаллизации. Кристаллизация металлов. Кристаллизация стали.
Кристаллизация веществ. Кристаллизация чистого металла. Температура кристаллизации.

Фазовый состав сталей и чугунов при нормальных температурах один и тот же, они состоят из феррита и цементита. Однако свойства сталей и белых чугунов значительно различаются. Таким образом, основным фактором, определяющим свойства сплавов системы железо – цементит является их структура.

Благотворительный интернет-фонд Помоги.Орг