Контрольная работа: Макроструктура металлов
В области диаграммы HJCE находится смесь двух фаз: жидкого раствора и аустенита, а в области CFD - жидкого раствора и цементита. В точке С при содержании 4,3%С и температуре 1130°С происходит одновременная кристаллизация аустенита и цементита и образуется их тонкая механическая смесь - ледебурит. Ледебурит присутствует во всех сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67%С (чугуны).
Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,0%С).
В области диаграммы AGSF находится аустенит. При охлаждении сплавов аустенит распадается с выделением по линии GS феррита, а по линии SE - вторичного цементита. Линии GS и PS имеют большое практическое значение для установления режимов термической обработки сталей. Линию GS называют линией верхних критических точек, а линию PS - нижних критических точек.
В области диаграммы GSP находится смесь двух фаз - феррита и распадающегося аустенита, а в области диаграммы SEE' - смесь вторичного цементита и распадающегося аустенита.
В точке S при содержании 0,8%С и при температуре 723°С весь аустенит распадается и одновременно кристаллизуется тонкая механическая смесь феррита и цементита - перлит.
Линия PSK соответствует окончательному распаду аустенита и образованию перлита. В области ниже линии PSK никаких изменений структуры не происходит.
Структурные превращения в сплавах, находящихся в твердом состоянии, вызваны следующими причинами: изменением растворимости углерода в железе в зависимости от температуры сплава (QP и SE), полиморфизмом железа (PSK) и влиянием содержания растворенного углерода на температуру полиморфных превращений (растворение углерода в железе способствует расширению температурной области существования аустенита и сужению области феррита).
Диаграмма стабильного равновесия Fe - Fе3 С, обозначенная на рис.1 пунктиром, отображает возможность образования высокоуглеродистой фазы - графита - на всех этапах структурообразования в сплавах с повышенным содержанием углерода. Диаграмма состояния стабильной системы железо - графит отличается от метастабильной системы железо-цементит только в той части, где в фазовых равновесиях участвует высокоуглеродистая фаза (графит или цементит).
На диаграмме состояния различают две области: стали и чугуны. Условия принятого разграничения - возможность образования ледебурита (предельная растворимость углерода в аустените):
• стали - до 2,14% С, не содержат ледебурита;
• чугуны - более 2,14% С, содержат ледебурит.
В зависимости от содержания углерода (%) железоуглеродистые сплавы получили следующие названия:
• менее 0,83 - доэвтектоидные стали;
• 0,83 - эвтектоидные стали;
• 0,83...2 - заэвтектоидные стали;
• 2...4,3 - доэвтектические чугуны;
• 4,3...6,67 - заэвтектические чугуны.
3 Для заданных материалов приведите состав, свойства и примеры применения:
25ХГСА, У10А, 25Х13Н2, А20, ВЧ100, АМг2, текстолит.
Характеристика материала 25ХГСА.
| Марка: | 25ХГСА |
| Заменитель: | 20ХГСА |
| Классификация: | Сталь конструкционная легированная |
| Применение: | ответственные сварные и штампованные детали, применяемые в улучшенном состоянии: ходовые винты, оси, валы, червяки, шатуны, коленчатые валы, штоки и другие детали. |
Химический состав в% материала 25ХГСА.
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu |
| 0.22 - 0.28 | 0.9 - 1.2 | 0.8 - 1.1 | до 0.3 | до 0.025 | до 0.025 | 0.8 - 1.1 | до 0.3 |
Температура критических точек материала 25ХГСА.
| Ac1 = 755, Ac3 (Acm ) = 840, Ar1 = 690 |
Механические свойства при Т=20o С материала 25ХГСА.
| Сортамент | Размер | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Сталь | 30 | Ц | 690 | 520 | 25 | 67 | 1830 | Закалка 890o C, масло, Отпуск 600o C, вода, |
| Сталь | 80 | Ц | 630 | 400 | 24 | 67 | 1860 | Закалка 890o C, масло, Отпуск 600o C, вода, |
| Лист отожжен. | 500-700 | 16 | ||||||
| Пруток | Ж 15 | 1080 | 835 | 10 | 40 | 590 | Закалка 880o C, масло, Отпуск 480o C, вода, |
| Твердость материала 25ХГСА после отжига, | HB 10 - 1 = 217 МПа |
| Твердость материала 25ХГСА нормализованного, | HB 10 - 1 = 149 - 207 МПа |
Физические свойства материала 25ХГСА.
| T | E 10 - 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/ (м·град) | кг/м3 | Дж/ (кг·град) | Ом·м |
| 20 | 2.13 | 35 | 7850 | 306 | ||
| 100 | 2.06 | 12.2 | 36 | 7830 | 496 | 338 |
| 200 | 1.94 | 13 | 37 | 7790 | 504 | 415 |
| 300 | 1.87 | 13.6 | 37 | 7760 | 512 | 501 |
| 400 | 1.75 | 14 | 39 | 7730 | 533 | 573 |
| 500 | 1.68 | 14.2 | 34 | 7690 | 554 | 660 |
| 600 | 1.63 | 14.4 | 32 | 7650 | 584 | 830 |
| 700 | 1.43 | 14.5 | 31 | 7610 | 622 | 1000 |
| 800 | 1.3 | 12.3 | 29 | 693 | 1100 | |
| T | E 10 - 5 | a 10 6 | l | r | C | R 10 9 |
Технологические свойства материала 25ХГСА.
| Свариваемость: | без ограничений. |
| Флокеночувствительность: | чувствительна. |
| Склонность к отпускной хрупкости: | склонна. |
| Свариваемость: | |
| без ограничений | - сварка производится без подогрева и без последующей термообработки |
| ограниченно свариваемая | - сварка возможна при подогреве до 100-120 град. и последующей термообработке |
| трудносвариваемая | - для получения качественных сварных соединений требуются дополнительные операции: подогрев до 200-300 град. при сварке, термообработка после сварки - отжиг |
Характеристика материала У10А.
| Материал | Документ | Заменитель 1 | Заменитель 2 | Заменитель 3 | |
| Сталь У10А | ГОСТ 1435-99 | Сталь У12 | Сталь У12А | ||
| Плотность | 7810 кг/м. куб. | ||||
| Назначение | инструмент-метчики,рашпили, надфили, пилы, матрицы, калибры, топоры | ||||
| Модуль упругости | E=208000 МПа | ||||
| Модуль сдвига | G=81000 МПа | ||||
| Свариваемость | Не применяется для сварных конструкций | ||||
| KVmet | 1.000 | ||||
| Xmat | 0.100 | ||||
| Температура ковки | Начала 1180, конца 800. Охлаждение заготовок сечением до 100 мм на воздухе, 101-300 мм - в яме. | ||||
| Химический состав | Кремний: 0.17-0.33, Марганец: 0.17-0.28, Медь: 0.20, Никель: 0.20, Сера: 0.018, Углерод: 0.96-1.03, Фосфор: 0.025, Хром: 0.20, | ||||
| Склонность к отпускной способности | не склонна | ||||
| Шлифуемость | хорошая | ||||
| Механические характеристики | ||||||
| Состояние | Сигма-В, МПа | Сигма-Т, МПа | Кси,% | Дельта,% | НВ | Доп. |
| отжиг 770гр | 750 | н/д | н/д | 10 | 207 | |
| закалка 770гр (вода), отпуск 200гр (воздух) | н/д | н/д | н/д | н/д | HRCэ65 | |
Характеристика материала 25Х13Н2
| Марка: | 25Х13Н2 |
| Классификация: | Сталь коррозионно-стойкая обыкновенная |
| Применение: | детали с повышенной пластичностью, подвергающиеся ударным нагрузкам (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода), а также изделия, подвергающиеся действию слабоагрессивных сред |
Химический состав в % материала 25Х13Н2.
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Ti | Cu |
| 0.2-0.3 | до 0.5 | 0.8-1.2 | 1.5-2 | 0.15-0.25 | 0.08-0.15 | 12-14 | до 0.2 | до 0.3 |
Механические свойства при Т=20o С материала 25Х13Н2.
| Сортамент | Размер | Напр. | в | T | 5 | | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Пруток | 830 | 10 | Отжиг |