Зарегистрироваться или Войти

Основные разделы


Основные разделы


Разделы


Вы можете сразу в этой поисковой строке набрать то, что ищете и сразу найдете то, что искали.

Контрольная работа 1 Вариант 40

Начертите диаграмму состояния для случая неограниченной растворимости компонентов в твердом виде. Охарактеризуйте структуру сплавов.
Диаграмма состояний сплавов с неограниченной растворимостью компонентов представлена на рисунке 1.

В этих сплавах компоненты в твердом состоянии неогра­ниченно растворяются друг в друге; при этом образуется взаимный твердый раствор α. В данном случае чистые компонен­ты А и В не являются самостоятельными фазами системы, – они представляют собой предельные частные случаи твердого раствора α.
Однофазные области на диаграмме:
1) жидкость L – выше линии ликвидус CDE;
2) твердый раствор α – ниже линии солидус CFE.
Кристаллизация сплавов этого типа начинается на линии СDE и заканчивается на линии CFE постепенным переходом жидко­го раствора L в твердые кристаллы α. Структуры всех сплавов этого типа при комнатной температура подобны: одно­родные кристаллы твердого раствора α, являющиеся единст­венной структурной составляющей в сплавах этого типа.

Что такое горячая пластическая деформация? Какие процессы происходят при этом? Опишите характер изменения структуры и свойств.
В зависимости от соотношения температуры деформации и температуры рекристаллизации различают холодную и горячую деформации.
Деформацию называют горячей, если ее проводят при температуре выше температуры рекристаллизации для получения пол­ностью рекристаллизованной структуры.
При этих температурах деформация также вызывает упрочнение «горячий наклеп», которое полностью или частично снимается рекристаллизацией, протекающей при температурах обработки и при последующем охлаждении.
При горячей обработке давлением (прокатке, прессовании, ковке, штамповке и т. д.) упрочнение в результате наклепа (повышение плотности дислокаций) непосредственно в процессе деформации непрерывно чередуется с процессом разупрочнения (уменьшением плотности дислокаций) при динамической полигонизации и рекристаллизации во время деформации и охлаждения. В этом основное отличие динамической полигонизации и рекристаллизации от статической.
Горячую деформацию в зависимости от состава сплава и скорости деформации обычно проводят при температурах (0,7-0,75) Тпл.

Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,35% С. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?
Первичная кристаллизация сплавов системы железо-углерод начинается по достижении температур, соответствующих линии ABCD (линии ликвидус), и заканчивается при температурах, образующих линию AHJECF (линию солидус).
При кристаллизации сплавов по линии АВ из жидко­го раствора выделяются кристаллы твердого раствора углерода в α-железе (δ-раствор). Процесс кристаллиза­ции сплавов с содержанием углерода до 0,1 % заканчи­вается по линии АН с образованием α (δ)-твердого раст­вора. На линии HJB протекает перитектическое превращение, в результате которого образуется твердый раствор углерода в γ-железе, т. е. аустенит. Процесс первичной кристаллизации сталей заканчивается по линии AHJE.
При температурах, соответствующих линии ВС, из жидкого раствора кристаллизуется аустенит. В сплавах, содержащих от 4,3% до 6,67% углерода, при темпера­турах, соответствующих линии CD, начинают выделяться кристаллы цементита первичного. Цементит, кристал­лизующийся из жидкой фазы, называется первичным. B точке С при температуре 1147°С и концентрации углерода в жидком растворе 4,3% образуется эвтектика, которая называется ледебуритом. Эвтектическое превращение с образованием ледебурита можно записать формулой ЖР4,3Л[А2,14+Ц6,67]. Процесс первичной кристаллизации чугунов заканчивается по линии ECF образованием ледебурита.
Таким образом, структура чугунов ниже 1147°С будет: доэвтектических — аустенит + ледебурит, эвтектических — ледебурит и заэвтектических — цементит (первичный)+ледебурит.
Превращения, происходящие в твердом состоянии, называются вторичной кристаллизацией. Они связаны с переходом при охлаждении γ-железа в α-железо и распадом аустенита.
Линия GS соответствует температурам начала превращения аустенита в феррит. Ниже линии GS сплавы состоят из феррита и аустенита.
Линия ЕS показывает температуры начала выделения цементита из аустенита вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените с понижением температуры. Цементит, выделяющийся из аустенита, называется вторичным цементитом.
В точке S при температуре 727°С и концентрации углерода в аустените 0,8 % образуется эвтектоидная смесь состоящая из феррита и цементита, которая называется перлитом. Перлит получается в результате одновременного выпадения из аустенита частиц феррита и цементита. Процесс превращения аустенита в перлит можно записать формулой А0,8П[Ф0,03+Ц6,67].
Линия PQ показывает на уменьшение растворимости углерода в феррите при охлаждении и выделении цементита, который называется третичным цементитом.
Следовательно, сплавы, содержащие менее 0,008% углерода (точка Q), являются однофазными и имеют структуру чистого феррита, а сплавы, содержащие углерод от 0,008 до 0,03% – структуру феррит+цементит третичный и называются техническим железом.
Доэвтектоидные стали при температуре ниже 727 ºС имеют структуру феррит + перлит и заэвтектоидные – перлит + цементит вторичный в виде сетки по границам зерен.
В доэвтектических чугунах в интервале температур 1147–727 ºС при охлаждении из аустенита выделяется цементит вторичный, вследствие уменьшения растворимости углерода (линия ES). По достижении температуры 727 ºС (линия PSK) аустенит, обедненный углеродом до 0,8 % (точка S), превращаясь в перлит. Таким образом, после окончательного охлаждения структура доэвтектических чугунов состоит из перлита, цементита вторичного и ледебурита превращенного (перлит + цементит).
Структура эвтектических чугунов при температурах ниже 727ºС состоит из ледебурита превращенного. Заэвтектический чугун при температурах ниже 727ºС состоит из ледебурита превращенного и цементита первичного.
Правило фаз устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнением:
C = K + 1 – Ф,
где С – число степеней свободы системы;
К – число компонентов, образующих систему;
1 – число внешних факторов (внешним фактором считаем только температуру, так как давление за исключением очень высокого мало влияет на фазовое равновесие сплавов в твердом и жидком состояниях);
Ф – число фаз, находящихся в равновесии.
Сплав железа с углеродом, содержащий 0,35 % С, называется доэвтектоидной сталью. Его структура при комнатной температуре феррит + перлит.


Покажите графически режим отжига для получения перлитного ковкого чугуна. Опишите структурные превращения, происходящие в процессе отжига. Каковы механические свойства чугуна после термической обработки, его структура?
Ковкие чугуны получают из белых чугунов пу­тем графитизирующего отжига (томление).

Отжиг проводится в две стадии. Сначала отливки бе­лого чугуна нагревают в те­чение 20-25 ч до темпера­туры 950-970 °С. Во время выдержки (15 ч) при этой температуре протекает пер­вая стадия графитизации, г. е. распад цементита, вхо­дящего в состав ледебурита (A + Fe3C), и установление стабильного равновесия аустенит + графит. В результате распада цементита образуется хлопьевидный графит. За­тем отливки медленно охлаждают (в течение 6-12 ч) до температуры 720 °С. При охлаждении происходит вы­деление из аустенита вторичного графита и рост графи­товых включений. По достижении температуры 720 °С дают вторую длительную выдержку, при которой проис­ходит распад цементита, входящего в перлит, на феррит и графит. Вторая стадия графитизации длится около 30 ч, и после ее завершения структура чугуна состоит из графита и феррита. Излом ферритного чугуна бархатис­то-черный ввиду большого количества графита.
Если вторую стадию графитизации не проводят, то получают ковкий чугун со структурой графит + перлит. Излом такого чугуна светлый.
Для ускорения отжига белого чугуна на ковкий при­нимают различные меры: чугун модифицируют алюми­нием (реже бором или висмутом), повышают температу­ру нагрева перед разливкой, проводят перед отжигом закалку, повышают температуру первой стадии графити­зации (до 1080 °С) и т. д.
Маркируют ковкие чугуны буквами КЧ — ковкий чу­гун и цифрами. Первые цифры обозначают предел проч­ности при растяжении, вторые — относительное удлине­ние (%). Например: КЧ45-6; στ=450 МПа, =6 %.
Из ковкого чугуна изготовляют картер заднего моста, чашки дифференциала, тормозные колодки, ступицы ко­лес для автомобилей и др.
Чугуны со специальными свойствами используются в тех случаях, когда отливка кроме прочности должна об­ладать специфическими свойствами (износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью и т. д.).

После термической обработки углеродистой стали получена структура: цементит + мартенсит отпуска. Нанесите на диаграмму состояния железо-цементит ординату заданной стали (примерно) и укажите температуру нагрева этой стали под закалку. Назначьте температуру отпуска, обеспечивающую получение указанной структуры и опишите все превращения, которые совершились в стали в процессе закалки и отпуска.
Структура цементит + мартенсит отпуска получается после закалки и низкого отпуска заэвтектоидной углеродистой стали. Рассмотрим на примере стали У12.

Диаграмма состояния железо-цементит представлена выше. При комнатной температуре сталь У12 имеет структуру цементита и перлита. До температуры Аc1 сохраняется исходная структура. При температуре Аc1 происходит превращение перлита в аустенит с содержанием углерода 0,8%. При нагреве выше точки Ас1 происходит растворение цементита в аустените (в соответствии с линией SE). Увеличение температуры выше точки Асm вызывает рост зерна аустенита.
Критические точки для стали У12: Аc1 = 730°С; Аcm = 820°С.
Для закалки заэвтектоидные стали нагревают на 50-70°С выше точки Ас1. Таким образом, температура нагрева под закалку составляет 780-800°С. При этих температурах в стали наряду с аустенитом имеется цементит. Поэтому после закалки в структуре заэвтектоидных сталей будет мартенсит с цементитом и небольшое количество остаточного аустенита.
Для снятия напряжений и стабилизации структуры после закалки изделия подвергают низкому отпуску при температуре 160–180 °С. Структура стали после низкого отпуска – отпущенный мартенсит + карбиды.

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.



INTERKASSA Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 261722815476

Яндекс.Метрика