Реферат: МЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ЭКЗАМЕН

№ 1.Ал лотропией, или полиморфизмом, называется способность металлов в твердом состоянии иметь различное кристаллическое строение, а следовательно, и свойства при различных температурах.Процесс перехода из одной кристаллической формы в другую называется аллотропическим (полиморфным)превращением. Аллотропические формы обозначают начальными буквами греческого алфавита: альфа а, бета ?, гамма у, дельта б и т. д., начиная с той формы, которая существует при более низкой температуре.В процессе аллотропического превращения выделяется скрытая теплота кристаллизации (если превращение идет при охлаждении); на кривой охлаждения аллотропическое превращение отмечается горизонтальным участком. Аллотропические превращения имеют многие металлы, например железо, марганец, олово, титан и др. №2. Феррит — твердый раствор внедрения углерода и других элементов в а-железе. Различают низкотемпературный а-феррит с растворимостью углерода в пределах 0,006 % при нормальной температуре, 0,025 % при 727°С и высокотемпературный б-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1 %. Феррит имеет кристаллическую решетку ОЦК, в центре которой расположен атом углерода. Температура 768 °С является точкой Кюри для феррита, то есть ниже этой температуры феррит магнитен, а выше — немагнитен. Феррит имеет пример¬но следующие механические свойства: сгв = 25 Н/см2; 6 = = 50%; -ф = 80 %; НВ 80… .90. Под микроскопом феррит виден в виде светлых (полиэдрических) зерен.Аустенит — твердый раствор внедрения углерода и других элементов в у-железе. В зависимости от температуры в у-железе может раствориться от 0,8 (при 727°С) до 2,14% С (при 1147°С). Аустенит имеет кристаллическую решетку ГЦК, атомы углерода в которой расположены в центре граней куба. Твердость аустенита составляет до 220 НВ, он немагнитен. Микроструктура аустенита — полиэдрические зерна, характеризующиеся в отличие от феррита двойниками. К железоуглеродистым сплавам относят стали и чугуны. Основ¬ными элементами, от которых зависят структура и свойства сталей и чугунов, является железо и углерод.Железо может находиться в двух аллотропических формах – α и γ. Железо с углеродом образует твердые растворы внедрения и химические соединения, α-железо растворяет углерода очень мало (до 0,02 % при температуре 727 °С).Твердый раствор углерода и других элементов в α-железе называется ферритом. Структура феррита показана на рис. 28, а. Феррит имеет низкую твер¬дость и прочность: 80 НВ; σв=250 МПа (25 кгс/мм2) и высо¬кую пластичность и вязкость (δ = 50 %; ψ = 80 %; КСU = 2,5 МДж/м2). Поэтому технически чистое железо, структура которого представляет зерна феррита, хорошо подвергается холодной деформации, т. е. хорошо штампуется, прокатывается, протягивается в холодном состоянии. Чем больше феррита в железоуглеродистых сплавах, тем они пластич¬нее. В значительно больших коли¬чествах растворяет углерод γ-железо (до 2,14 % при температуре 1147 °С). Твердый раствор углерода и других элементов в γ-железе называется аустенитом. Характерная особенность аустенита заключается в том, что он в железоуглеродистых сплавах может существовать только при высоких температурах. Как и всякий твердый раствор, аустенит имеет микроструктуру, представляющую собой зерна твердого раствора (рис. 28, б). Аустенит пластичен δ = 40 – 50 %, а твердость его составляет 160 – 200 НВ. Железо с углеродом также образуют химическое соединение Fe3C, называемое цементитом или карбидом железа. В цементите 6,67 % С; он имеет высокую твердость (более 800 НВ), но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность. Чем больше цемен¬тита в железоуглеродистых сплавах, тем большей твердостью и меньшей пластичностью они обладают. При микроскопическом ис-следовании цементит выявляется в виде светлых кристаллов (сетка на рис. 28, б). Цементит неустойчив (метастабилен) и при определенных условиях может распадаться, выделяя свободный углерод в виде графита.№3. Феррит (лат. ferrum — железо), фазовая составляющая сплавов железа, представляющая собой твёрдый раствор углерода и легирующих элементов в α-железе (α-феррит). Имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую решётку. Является фазовой составляющей других структур, например, перлита, состоящего из феррита и цементита.При температурах выше 1401 °С в железоуглеродистых сплавах образуется твёрдый раствор углерода в δ-железе (δ-феррит), который можно рассматривать как высокотемпературный феррит.Растворимость углерода в α-феррите 0,02–0,03 % (по массе) при 723 °C, а при комнатной температуре 10−6–10−7 %; в δ-феррите — 0,1 %. Растворимость легирующих элементов может быть весьма значительной или неограниченной. Легирование феррита в большинстве случаев приводит к его упрочнению. Нелегированный феррит относительно мягок, пластичен, сильно ферромагнитен до 768–770 °С.№4.АУСТЕНИ́Т (от имени английского металлурга У. Робертса-Остена, W. Roberts-Аusten; 1843-1902), структурная составляющая железоуглеродистых сплавов — твердый раствор углерода (до 2%), а также легирующих элементов в железе.Аустенит пластичен, его твердость НВ 160-200 кгс/мм2. Парамагнетик, проводит тепло и электрический ток хуже, чем феррит.Атомы растворенного в аустените углерода располагаются в центре элементарных гексагональных кубических ячеек, т. е. образуется твердый раствор углерода в g-железе. Растворимость углерода в аустените зависит от температуры, максимальна при Т = 1147 оС и составляет 2,14%, т. е. выше, чем в феррите. Ограничение растворимости углерода вызвано тем, что атом углерода больше размера поры в центре ячейки g-железа, и при внедрении углерода решетка искажается, и соседние поры становятся недоступными для других атомов углерода.Область существования аустенита — при температурах выше 727оС. При комнатной температуре он иногда сохраняется только в закаленной стали, так как в процессе охлаждения стали аустенит превращается в другие структурные составляющие. Свойства и строение продуктов превращения аустенита зависят от температуры, при которой происходил процесс его распада. Например, в стали с содержанием углерода 0,8% могут происходить следующие фазовые превращения. При медленном охлаждении (в печи) при температурах вблизи 700оС (т. е. при достаточно высоких температурах и малых степенях переохлаждения) аустенит превращается в перлит – достаточно грубую смесь феррита и цементита. Легирующие элементы, за исключением кобальта, увеличивают продолжительность инкубационного периода перлитного превращения. При более низких температурах, и следовательно при больших степенях переохлаждения, дисперсность структур возрастает, т. е. при ускоренном охлаждении (на воздухе) распад аустенита произойдет при температурах (650оС) и образуетсясорбит. При еще более низкой температуре, т. е. при большей скорости охлаждения (в масле) распад аустенита произойдет при температурах (550оС) и образуется троостит. Перлит, сорбит и троостит представляют собой структуру с одинаковой природой (смеси феррита и цементита), но отличающейся степенью дисперсности феррита и цементита. При высокой скорости охлаждении в воде аустенит превращается в мартенсит. При перлитном превращении легированного аустенита во многих случаях образуется смесь феррита и специальных карбидов.№ 5. Цементит (Fe3C) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решеткой, содержит 6,67 % углерода. Он твердый (свыше 1000 HВ), и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.В железоуглеродистых сплавах цементит как фаза может выделяться при различных условиях: — цементит первичный (выделяется из жидкости), — цементит вторичный (выделяется из аустенита), — цементит третичный (из феррита), — цементит эвтектический и — эвтектоидный цементит.Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (после эвтектоидного превращения они станут зернами перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.Эвтектический цементит наблюдается лишь в белых чугунах. Эвтектоидный цементит имеет пластинчатую форму и является составной частью перлита.Цементит может при специальном сфероидизируюшем отжиге или закалке с высоким отпуском выделяться в виде мелких сфероидов.Влияние на механические свойства сплавов оказывает форма, размер, количество и расположение включений цементита, что позволяет на практике для каждого конкретного применения сплава добиваться оптимального сочетания твердости, прочности, стойкости к хрупкому разрушению и т. п.№7. В системе железо-цементит (Fe — Fе3С) имеются следующие фазы: жидкий раствор. твердые растворы — феррит и аустенит, а также химическое соединение — цементит. В системе железо — цементит имеются две тонкие механические смеси фаз — эвтектическая (ледебурит) и эвтектоидная (перлит).№8. Ледебурит представляет собой эвтектическую смесь аустенита с цементитом. Содержит 4,3 % углерода, образуется из жидкого сплава при температуре 1147 °С. При температуре 727 °С аустенит, входя¬щий в состав ледебурита превращается в перлит и ниже этой темпе¬ратуры ледебурит представляет собой механическую смесь перлита с цементитом. Ледебурит (Л) — механическая смесь (эвтектика) аустенита и цементита, содержащая 4,3% углерода. Ледебурит образуется при затвердевании жидкого расплава при 1147°С. Ледебурит имеет твердость НВ 600-700 и большую хрупкость. Поскольку при температуре 727°С аустенит превращается в перлит, то это превращение охватывает и аустенит, входящий в состав ледебурита. Вследствие этого при температуре ниже 727°С ледебурит представляет собой уже не смесь аустенита с цементом, а смесь перлита с цементитом.Помимо перечисленных структурных составляющих в железоуглеродистых сплавах могут быть нежелательные неметаллические включения: окислы, нитриды, сульфиды, фосфиды – соединения с кислородом, азотом, серой и фосфором. На их основе могут образовываться новые структурные составляющие, например фосфидная эвтектика (Fe+Fe3P+Fe3C) с температурой плавления 950°С. Она образуется при больших содержаниях фосфора в чугуне. При содержании фосфора около 0,5-0,7% фосфидная эвтектика в виде сплошной сетки выделяется по границам зерен и повышает хрупкость чугуна.№9. ПЕРЛИТ – структурная составляющая в углеродистых и легированных сталях и чугунах, возникающая при эвтектоидном превращении (смМЕТАЛЛОВЕДЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЕ) согласно диаграмме состояния железо – углерод. Перлит состоит из двух фаз – феррита и цементита, феррит – железо с очень малым количеством углерода (до 0,03%), а цементит – химическое соединение Fe3C, содержащее по массе 6,67%С. Среднее содержание углерода в перлите – 0,8%С, а сталь с целиком перлитной структурой, содержащая 0,8% углерода, называется эвтектоидной. При содержании углерода менее 0,8% сталь состоит из перлита и феррита, если углерода более 0,8% – из перлита и, в соответствии с диаграммой состояния железо – углерод.№10. Перлит обычно имеет пластинчатую структуру, каждое зерно перлита состоит из параллельных пластинок феррита и цементита шириной в десятые доли мкм. Длина пластинок соответствует размеру зерен металла, и пластинки идут от одной границы зерна к другой. Если такая объемная пластинчатая структура пересекается плоскостью шлифа и подвергается травлению, то на ее поверхности возникает полосчатая структура из светлых полосок феррита и тонких полосок цементита. При различных термообработках ширина полосок (межпластиночное расстояние) может быть различным, ширина полосок цементита в 7 раз меньше, чем полосок феррита. При длительной выдержке при высоких температурах зерна феррита и цементита могут переходить из пластинчатой формы в округлую, и на металлографическом шлифе наблюдаются мелкие, темные, округлые зерна цементита на фоне крупных зерен феррита.Механическая смесь феррита и цементита обр-азует структуру стали, называемую перлитом. Перлит бывает двух видов: пластинчатый, или полосчатый, и зернистый. Пластинчатый перлит i меет вид перемежающихся очень мелких пластинок феррита и цементита. Путем нагрева до определенных температур можно изменить строение пластинчатого перлита и получить так называемый зернистый перлит, в котором цементит находится в виде круглых зерен, расположенных среди феррита.Эвтектоид — механическая смесь феррита и цементита, образующаяся из аустенита.Микроструктуры углеродистых ста — На 110, а — - сталь. Перлит — механическая смесь феррита с цементитом — образуется при медленном охлаждении аустенита, содержащего 0 8 % С. Перлит прочнее феррита, но мало пластичен при комнатной температуре. Стали, содержащие 0 80 % С, называются эвтектоидными или перлитными. При меньшем содержании углерода стали называются доэвтектоидными, при большем, — заэвтектоид-ными.Микроструктура стали в равновесном состоянии. а — ферритная, б — ферритно-цементитная, в — ферритно-перлитная, г-пе лишая, д — перлитно-цементитная. 1 — феррит, 2 — цементит, 3 — перлит. Перлит — механическая смесь феррита с цементитом. За счет упрочняющего влияния цементита перлит имеет более высокую прочность и твердость, чем феррит, но более низкую ударную вязкость и пластичность.Тростит — механическая смесь феррита и цементита; получается при скорости закалки углеродистой стали около 80 С в секунду.Перлит — механическая смесь феррита и цементита, называемая эвтектоидом. Чистый перлит встречается только в стали, содержащей 0 8 % С. Обычно перлит присутствует вместе с ферритом или цементитом.Эвтектоид — механическая смесь феррита и цементита, образующаяся из аустенита. Различают пластинчатый перлит, в котором в ферритной основе находятся пластинки цементита ( фиг 4, к; и и) и зернистый перлит, R котором в ферритной основе находятся зернышки цементита.Перлит — мелкозернистая механическая смесь феррита и цементита. На микрошлифе имеет вид зерен или параллельно расположенных пластинок, поэтому различают перлит зернистый или пластинчатый.Перлит — мелкозернистая механическая смесь феррита и цементита.Трооститом называется механическая смесь феррита цементита очень высокой степени дисперсности. Эта структура образуется при скорости закалки углеродистой стали около 80 / сек. Игольчатый троостит иногда называют бейнитом.Перлитом называют механическую смесь феррита и цементита, образующуюся при эвтектоидном распаде медленно охлаждаемого аустенита. Сталь, содержащая 0 80 % С, имеет чисто перлитную структуру.Троостит является механической смесью феррита и цементита очень высокой степени дисперсности. Эта структура образуется при скорости закалки углеродистой стали около 80 град / сек. Игольчатый троостит иногда называют бейнитом.Перлит — это механическая смесь феррита и цементита.Перлит — это механическая смесь феррита и цементита, образующаяся при эвтектоидном распаде медленно охлаждаемого аустенита. Сталь, содержащая 0 80 % С, имеет чисто перлитную структуру.Перлит — это механическая смесь феррита с цементитом. Содержит 0 8 % углерода, образуется из аустенита при температуре 727 С. Перлит имеет пластинчатое строение, т.е. состоит из чередующихся пластинок феррита и цементита. Возможно и зернистое строение перлита, когда он состоит из зерен цементита, окруженных ферритом. Зернистый перлит значительнее пластичнее пластинчатого, имеет меньшую твердость.Схема возникновения и роста перлитного зерна. Все они являются механическими смесями феррита и цементита и отличаются лишь размерами пластинок феррита и цементита.Перлит П — это механическая смесь феррита с цементитом. Перлит содержит 0 8 % углерода, обладает высокими прочностью и упругостью, пластичность его не очень высокая.Перлит ( П) — тесная механическая смесь феррита и цементита, которую называют эвтектоидной смесью. Перлит содержит 0 83 % углерода, обладает высокой прочностью и упругостью, но незначительной вязкостью.Как называется структура, представляющая собой механическую смесь феррита и цементита.Перлит, сорбит, троостит ] представляют собой механическую смесь феррита и цементита.Перлит представляет собой 6oj: ее или менее грубую механическую смесь феррита и цементита. Перлит образуется при малых скоростях охлаждения стали, нагретой до аустенитного состояния.С 0 1 3 — 0 83 % превращаются в механическую смесь феррита и перлита. При С0 83 % аустенит стали превращается в чистый перлит, а при С 0 83 % сталь превращается в механическую смесь перлита и цементита.Схемы диаграмм изотермического превращения переохлажденного аустенита.| Схемы феррито-цементитных структур. а — г перлит. б — сорбит. в — троостит. Перлит, сорбит, троостит являются структурами одной природы — механической смесью феррита и цементита и отличаются друг от друга лишь степенью дисперсности.Перлит ( П) — эвтектоид системы Fe — Fe3C — механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0 8 % углерода. Перлит состоит из пластинок цементита в ферритной основе, на травленом шлифе имеет блеск перламутра, отсюда и название — - перлит. Внешне зерно перлита состоит из параллельных пластинок цементита и феррита.Если степень переохлаждения аустенита невелика, то он полностью распадается на механическую смесь феррита и цементита разной степени дисперсности.Влияние содержания кислорода на механические свойства малоуглеродистой стали.После достижения температуры 592 С, отвечающей точке Ах, нитроаустенит-эвтектоид распадается на механическую смесь феррита и нитрида железа.Схема для определе — должен бЫТЬ Таким, ЧТОбы при 6ГО СНЯ. Например, у отливок из серого чугуна поверхностный слой состоит из перлитной корки ( механическая смесь феррита и цементита), наружная зона которого нередко имеет следы формовочного песка. Этот слой должен быть полностью удален на первом переходе для последующей нормальной работы инструмента.Сфероидизации и графитизации перлита подвержены только стали перлитного класса, у которых структурная составляющая представляет собой механическую смесь феррита к перлита. Стали аустенит-ного класса обладают большей стабильностью структуры при температурах от 500 С и выше. Однако эти стали по сравнению со сталями перлитного класса значительно дороже, имеют пониженную пластичность при комнатных температурах, повышенную вязкость и высокий коэффициент линейного расширения, вызывающий при нагреве внутренние напряжения.Сфероидизации и графитизации перлита подвержены только стали перлитного класса, у которых структурная составляющая представляет собой механическую смесь феррита и перлита.Сфероидизации и графитизации перлита подвержены только стали перлитного класса, у которых структурная составляющая представляет собой механическую смесь феррита и перлита. Стали аустенит-ного класса обладают большей стабильностью структуры при температурах от 500 С и выше. Однако эти стали по сравнению со сталями перлитного класса значительно дороже, имеют пониженную пластичность при комнатных температурах, повышенную вязкость и высокий коэффициент линейного расширения, вызывающий при нагреве внутренние напряжения.Таким образом, можно сделать вывод, что структуры перлита, сорбита и троостита являются механической смесью феррита и цементита и отличаются одна от другой только степенью дисперсности пластинок цементита.При охлаждении стали на воздухе со скоростью 40 — 80 С в 1 сек получается также механическая смесь феррита и цементита. Однако в этом случае цементит находится в более крупных частицах. Такая смесь имеет наименование сорбит.При нагреве до 200 — 300 в стали протекает второе превращение: остаточный аустенит распадается на механическую смесь феррита и цементита.При содержании углерода более 0 025 % в стали наряду с ферритом наблюдается вторая структурная составляющая — перлит, представляющая собой механическую смесь феррита и цементита. Перлит прочнее и тверже феррита.Структура углеродистых сталей определяется тремя составляющими ( фазами): ферритом — твердый раствор углерода в а-железе, цементитом — - карбиджелева Fe3C и перлитом — механическая смесь феррита и.Структура углеродистых сталей определяется тремя составляющими ( фазами): ферритом — твердый раствор углерода в а-железе, цементитом — карбид железа Fe3C и перлитом — механическая смесь феррита и цементита.При нагреве до 200 — 300 С в стали протекает второе пре — j вращение: распад второй структурной составляющей закаленной стали — остаточного аустенита на механическую смесь феррита и цементита.Сталь после изотермического превращения при 700 С — пластинчатый перлит ( х500. травление 4 % — ным спиртовым раствором азотной кислоты.| Сталь после изотермического превращения при 650 С — сорбит ( х500. травление 4 % — ным спиртовым раствором азотной кислоты. Таким образом, сорбит отпуска является продуктом распада мартенсита. Он представляет собой механическую смесь феррита и округлых зерен цементита, но более грубого строения, чем троостит. Иногда сорбит сохраняет форму игл мартенсита, из которого он был получен в результате отпуска закаленной стали. В этом случае при обычных увеличениях сорбит отпуска трудно отличить от мартенсита.Он представляет собой механическую смесь феррита и цементита, отличающуюся от перлита большой дисперсностью составляющих и более высокой твердостью.Сорбит представляет собой механическую смесь феррита и цементита, более дисперсную, чем перлит. Еще более тонкое строение отличает тро-остит.Перлит по сравнению с нелегированным ферритом обладает большей эрозионной прочностью. Поскольку перлит представляет собой механическую смесь феррита и цементита, то его свойства, а следовательно, и сопротивление разрушению зависят от свойств этих составляющих, их дисперсности и формы. Глобулярная форма уменьшает поверхность карбидной фазы, поэтому ее участие в сопротивлении разрушению резко снижается.Эвтектоидная сталь с 0 8 % С — перлит ( хЮОО. травление 4 % — ным спиртовым раствором азотной кислоты. На рис. 15.4 дана микроструктура перлита. Перлит — это эв-тектоид — механическая смесь феррита и цементита, получающаяся в результате распада аустенита с 0 8 % С. После травления 4 % — ной азотной кислотой в спирте на шлифе получается микрорельеф.Эвтектоидная сталь с 0 8 % С — перлит. а — микроструктура ( Х500. б-схема микроструктуры. На рис. 14.4 дана микроструктура перлита. Перлит — это эвтектоид — механическая смесь феррита и цементита, получающаяся в результате распада аустенита с 0 8 % С.Эвтектоидная линия P S K ( 733 С) соответствует равновесию трех фаз: графита, аустенита ( состава S) и феррита. При температуре 733 С аустенит распадается с образованием механической смеси феррита и графита, называемой графитным эвтектоидом в отличие от метастабильного эвтектонда — перлита.№13 Ледебурит имеет сотовое или пластинчатое строение. При медленном охлаждении образуется сотовый ледебурит, представляющий собой пластины цементита, проросшие разветвленными кристаллами аустенита. Пластинчатый ледебурит состоит из тонких пластин цементита, разделенных аустенитом, и образуется при быстром охлаждении. Сотовое и пластинчатое строение не редко сочетается в пределах одной эвтектической колонии. Заэвтектические чугуны (4,3 — 6,67 % С) начинают затвердевать с понижением температуры по линии ликвидус CD, когда в жидкой фазе зарождаются и растут кристаллы цементита, концентрация углерода в жидком сплаве с понижением температуры уменьшается по линии ликвидус. При температуре 11470С жидкость достигает эвтектической концентрации 4,3 %С ( точка С) и затвердевает с образованием ледебурита. После затвердевания заэвтектические чугуны состоят из первичного цементита и ледебурита. Сплавы, содержащие до 2,14% С, называют сталью, а более 2,14 % С — чугуном. Принятое разграничение между сталью и чугуном совпадает с предельной растворимостью углерода в аустените. Стали, после затвердевания, не содержат хрупкой структурной составляющей — ледебурита — и при высоком нагреве имеют только аустенитную структуру, обладающую высокой пластичностью. Поэтому стали легко деформируются при нормальных и пониженных температурах, т.е. являются в отличие от чугуна ковкими сплавами. По сравнению со сталью чугуны обладают значительно лучшими литейными свойствами и, в частности, более низкими и температурами плавления, имеет меньшую усадку, это объясняет присутствием в структуре чугуна легкоплавкой эвтектики (ледебурита).№14Перлит (от фр. perle — жемчужина) — одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собойэвтектоидную смесь двух фаз — феррита и цементита (в легированныхсталях — карбидов). Перлит — продукт эвтектоидного распада (перлитного превращения) аустенита при сравнительно медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов ниже 727 °C. При этом γ-железо переходит в α-железо, растворимость углерода в котором составляет от 0,006 до 0,025%; избыточный углерод выделяется в форме цементита или карбидов. В зависимости от формы различают перлит пластинчатый (основной вид перлита; обе фазы имеют форму пластинок) и зернистый (округлые зёрнышки, или глобули, цементита располагаются на фоне зёрен феррита). С увеличением переохлаждения растёт число колоний перлита, то есть участков с однообразной ориентацией пластинок феррита и цементита (карбидов), а сами пластинки становятся более тонкими. Механические свойства перлита зависят в первую очередь от межпластиночного расстояния (суммарная толщина пластинок обеих фаз): чем оно меньше, тем выше значение предела прочности и предела текучести и ниже критическая температура хладноломкости. При перлитной структуре облегчается механическая обработка стали. Дисперсные разновидности перлита называют сорбитом и трооститом. = 20%, НВ 160.в = 630 МПа,   = 15%, НВ 220; сталь с зернистым перлитом в = 820 МПа, С. Содержание углерода в перлите для всех железоуглеродистых сплавов всегда постоянно и составляет 0,8%. В равновесии перлит имеет пластинчатое строение (см. микроструктуру). В результате термообработки можно получить перлит зернистый, но такая структура будет неравновесной. Механические свойства перлита зависят от степени измельченности частичек цементита и формы цементита. Сталь со структурой пластинчатого перлита имеет такие свойства: Перлит (П) – эвтектоидная механическая смесь, состоящая из двух фаз: феррита и цементита. Перлит образуется из аустенита определенного состава (0,8% С) при температуре 727№15Углеродистая сталь — сталь, не содержащая легирующих компонентов. В зависимости от содержания углеродауглеродистую сталь подразделяют на низкоуглеродистую (до 0,25% С), среднеуглеродистую (0,25—0,6% С) ивысокоуглеродистую (более 0,6% С). Различают углеродистую сталь обыкновенного качества и качественную конструкционную. К 1-й группе относится горячекатаная (сортовая, фасонная, толстолистовая, тонколистовая, широкополосная) и холоднокатаная (тонколистовая) сталь; во 2-ю входят горячекатаные и кованые заготовки диаметром (или толщиной) до 250 мм, калиброванная сталь и серебрянка.Углеродистую сталь выплавляют в мартеновских, двухванных, дуговых печах и кислородных конвертерах. Дляраскисления углеродистой стали используют ферромарганец, ферросилиций, феррованадий, алюминий, титан и др.; по степени раскисления различают кипящую, полуспокойную и спокойную углеродистую сталь. Для улучшения физико-химических и технологических свойств применяют микролегирование углеродистой стали титаном, цирконием, бором, редкоземельными элементами. В результате микролегирования сталь приобретает мелкозернистую структуру, уменьшается степень зональной ликвации, снижаются загрязнённость стали неметаллическими включениями и склонность к образованию трещин при горячей пластической деформации, повышается ударная вязкость при отрицательных температурах, что даёт возможность применять углеродистую сталь в различных климатических зонах (от — 40 до 60 °С). Углеродистую сталь разливают на слитки (сверху, сифоном) и заготовки (на машинах непрерывного литья); масса слитков достигает 35 т. Кроме того, углеродистая сталь используется для получения стальных отливок. Литая углеродистая сталь отличается от деформируемой стали подобного состава несколько меньшими пластичностью иударной вязкостью.Углеродистая сталь — наиболее распространённый вид чёрных металлов.№18Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, в которой неизбежно будут находиться и другие примеси в виде различных элементов и их соединений.Металлы и их сплавы в отличие от неметаллов обладают характерным блеском, непрозрачностью, высокими тепло- и электропроводностью, прочностью и вязкостью. При комнатной температуре большинство металлов находится в твердом состоянии. Принято делить металлы и сплавы на черные и цветные. К черным металлам относят железо и его сплавы с углеродом и другими элементами — сталь и чугун. К цветным металлам относят медь, алюминий, цинк, свинец, олово, титан и их сплавы. Чистые металлы применяют в технике сравнительно редко. Наиболее широко используют сплавы. Сплавы представляют собой сочетание различных металлов, а также металлов с неметаллами.Углеродистая сталь, из которой изготовляют основную массу проволоки, не содержит специальных добавок, но всегда имеет небольшое количество неизбежных примесей. Кроме того, она может содержать небольшое количество никеля, хрома, меди и других элементов. Примеси попадают в сталь из руды, лома, топлива и раскислителей, применяемых при выплавке стали. Конструкционная углеродистая сталь содержит от 0,05 до 0,75 % С. В зависимости от содержания углерода стали присваивают определенную марку. Инструментальная углеродистая сталь содержит от 0,60 до 1,25 % С. Марки инструментальной углеродистой стали: У7, У8, У9, У10 и У12. Их обозначение также определяется содержанием углерода. Кроме того, широко используются высококачественные инструментальные углеродистые стали с пониженным содержанием серы и фосфора (вредных примесей). В конце обозначения таких сталей имеется еще буква А (например, У8А, У10А и др.).Автоматная сталь с содержанием углерода от 0,08 до 0,45 % отличается повышенным содержанием серы (0,08-0,3%) и фосфора (0,08-0,15%), что позволяет легче вести обработку резанием. Эта сталь используется для производства калиброванного металла. Легированная сталь содержит один или не сколько легирующих элементов (хром, никель, марганец, вольфрам, молибден, ванадий, кобальт и др.), которые вводят с целью получения заданных свойств. Для удобства основные элементы, вводимые в легированную сталь, обозначают условно русскими буквами, а их количества — числами. Приняты следующие обозначения: X — хром, Н — никель, Т — титан, Г — марганец, П — фосфор, М -молибден, Д — медь, С — кремний, Ф — ванадий, Ю — алюминий, В — вольфрам, К — кобальт. Классификация сталей- По химическому составу: углеродистые и легированныеУглеродистые:низкоуглеродистые – до 0,35 % Ссреднеуглеродистые – 0,35-0,70% Свысокоуглеродистые – 0,70-2,14% СЛегированные:низколегированные – до 1% легирующих элементовсреднелегированные – до 12% легирующих элементоввысоколегированные – до 40% легирующих элементов- По назначению:конструкционные (для деталей машин, приборы);инструментальные (для режущего инструмента, жаростойкие, жаропрочные)- По степени раскисления:спокойные СП – раскисленные Mn. Si. Al;полуспокойные ПС – промежуточные между СП и КП;кипящие КП – раскисленные Mn.- По качеству:обыкновенного качества S<0,05; P< 0,06;качественные S<0,04; P< 0,035;высококачественные S, Р < 0,025;особовысококачественные.Влияние углерода и других постоянных примесей на свойства сталиС увеличением концентрации углерода в структуре стали возрастает содержание цементита. Структура доэвтектоидной стали (С < 0,8 %) состоит из феррита и перлита, заэвтектоидной (C > 0,8 %) — из перлита и цементита. Феррит имеет низкую прочность, пластичен. Цементит отличается высокой твердостью, но хрупок, поэтому с увеличением содержания углерода в стали увеличиваются ее твердость, прочность, уменьшаются вязкость и пластичность. На рисунке приведена механических свойств стали от содержания углерода. Однако увеличение прочности происходит лишь до тех пор, пока содержание углерода не достигнет 0,8...1 %. После этого в структуре стали по границам зерен перлита появляется сетка хрупкого цементита, которая легко разрушается при нагрузках. Чтобы получить зернистый перлит, устранив сетку цементита, заэвтектоидные стали подвергают отжигу. С увеличением содержания углерода ухудшаются свариваемость стали и способность деформироваться в горячем и особенно в холодном состоянии. Хорошо обрабатываются резанием среднеуглеродистые стали (содержание С 0,3...0,4 %). Низкоуглеродистые при механической обработке дают плохую поверхность. Высокоуглеродистые стали имеют повышенную твердость и снижают стойкость инструмента. Полезные примеси — кремний и марганец — всегда присутствуют в стали, растворяются в феррите, упрочняя его. Марганец увеличивает прокаливаемость стали, уменьшает влияние серы. Кремний и марганец применяют для раскисления стали. В углеродистой стали содержится до 0,8 % Мn и до 0,4 % Si. Постоянные примеси, от которых зависит качество стали, — сера и фосфор. Источником этих химических элементов в стали является прежде всего чугун, из которого производят сталь в металлургических печах. Сера и фосфор — вредные примеси. Сера понижает пластичность, вязкость, придает стали красноломкость при прокатке и ковке. Сера нерастворима в стали и образует эвтектику Fе-FеS с tпл = 988 °С, располагающуюся по границам зерен. При горячей деформации эвтектика сообщает стали хрупкость, даже плавится и образует в металле надрывы и трещины. Присутствующий в сталимарганец превращается в сульфид МnS с tпл = 1620°С, что выше температур горячей обработки, поэтому он не образует эвтектику по границам зерен. МnS снижает вязкость и пластичность, уменьшает усталостную прочность стали. Фосфор при концентрации до 1,2% растворяется в феррите, уменьшая его пластичность; сильно ликвирует. Располагаясь вблизи границ зерен, увеличивает их хрупкость при низких температурах. Это явление называется хладноломкостью. Газы, присутствующие в стали, образуют химические соединения, в свободном состоянии находятся в порах или в виде твердых растворов — в феррите.Кислород и азот дают хрупкие неметаллические включения, снижают вязкость и пластичность стали.Водород находится в твердом растворе и значительно увеличивает хрупкость стали, способствует образованию внутренних трещин в хромистых и хромоникелевых сталях (флокены). Для удаления газов применяют раскисление и вакуумирование. Влияние легирующих элементов на свойства сталиЛегирование выполняют для изменения механических (прочность, пластичность, вязкость), физических (электропроводность, магнитные характеристики) и химических (коррозионная стойкость) свойств стали. Легирующие элементы по-разному влияют на аллотропические превращения в железе, образование карбидов, фазовые превращения в стали. Эти элементы изменяют физические, химические, технологические и механические свойства стали и сплавов. Рассмотрим некоторое элементы.Хром Сr повышает твердость, прочность, вязкость, износостойкость, повышает коррозионную стойкость, а также пластичность, но понижает теплопроводность. Никель Ni повышает прочность, твердость, вязкость при низких температурах, прокаливаемость и коррозионную стойкость стали и при этом незначительно снижает пластичность. От содержания никеля в стали зависят ее электросопротивление и коэффициент теплового расширения. Никель — дорогой металл, поэтому в конструкционные стали его вводят вместе с хромом и другими элементами, притом в предельно минимальном количестве. Вольфрам W уменьшает отпускную хрупкость, повышает твёрдость, износостойкость, жаропрочность, понижает вязкость и способствует образованию мелкого зерна. Молибден Мо повышает твердость, прочность, прокаливаемость, обрабатываемость резанием, жаропрочность, способствует образованию мелкозернистой структуры, улучшает свариваемость и механические свойства стали после цементации, уменьшает вязкость и отпускную хрупкость стали. Кремний Si при содержании 0,8 % и больше значительно повышает твердость, прочность, упругость и одновременно снижает вязкость стали. Сталь с содержанием