Контрольная работа по "Химия"

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 (точкаQ), 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 727ºС имеют структуру феррит+перлит и заэвтектоидные – перлит+цементит вторичный в виде сетки по границам зерен.

В доэвтектических чугунах в интервале температур 1147–727ºС при охлаждении из аустенита выделяется цементит вторичный, вследствие уменьшения растворимости углерода(линия ES). По достижении температуры 727ºС (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 1,0%С, называется заэвтектоидной сталью. Его структура при комнатной температуре – Цементит (вторичный) + Перлит.

Определим при t=13500 C количественное соотношение фаз:

Qобщ=QM+QO. 
mo =mp + po

Количество жидкой фазы

QM=mp/mo=2/24=8,3%.

Количество аустенита

QM=po/mo=2/224=91,7%.

 

 

 

5) Используя диаграмму состояния железо-цементит и кривую изменения твердости в зависимости от температуры отпуска, назначьте для углеродистой стали 40 температуру закалки и температуру отпуска, необходимые для обеспечения твердости 400 НВ. Опишите превращения на всех этапах термической обработки и получаемую структуру.

 

Закалка доэвтектоидной стали заключается в нагреве стали до температуры выше критической (Ас3), в выдержке и последующем охлаждении со скоростью, превышающей критическую.

Температура точки Ас3 для стали 40 составляет 790°С, а Ас1 = 730°С. Структура доэвтектоидной стали при нагреве её до критической точки Ас1 состоит из зерен перлита и феррита. В точке Ас1 происходит превращение перлита в мелкозернистый аустенит. При дальнейшем нагреве от точки Ас1 до Ас3 избыточный феррит растворяется в аустените и при достижении Ас3 (линия GS) превращения заканчиваются.

Доэвтектоидные стали для закалки следует нагревать до температуры на 30-50°С выше Ас3. Температура нагрева стали под закалку, таким образом, составляет 820-840°С. Структура стали 40 при температуре нагрева под закалку – аустенит, после охлаждения со скоростью выше критической – мартенсит.

В зависимости от температуры отпуска меняется твердость закаленной стали. Например, при 600°С твердость НВ не более 200 ед., при 400°С – не более 280 ед., а при 200°С – не более 450 ед.

Поэтому для получения твердости 400 НВ закаленную сталь подвергают низкому отпуску при температуре 180-200°С. Низкий отпуск, незначительно снижая твердость поверхностно-закаленного изделия, существенно повышает сопротивление стали хрупкому разрушению. Структура стали после низкого отпуска на глубину прокаливания – мартенсит отпуска. 

В результате термической обработки твердость изделия на глубину прокаливания составит 400 НВ.

 

6) Расшифровать следующие сплавы: 30ХН2МФА, ШХ15СГ, У13, Ст3пс, ВК3, 15Х25Н19С2Л, 10ХСНД, КЧ 30-6, Р9К5, ЛС59-1.

 

30ХН2МФА – сталь легированная, высококачественная, имеет минимальное количество серы и фосфора, содержит 0,3% углерода, по 1 % хрома, молибдена, ванадия, 2% никеля;

ШХ15СГ – сталь конструкционная подшипниковая, содержит 1% углерода, хрома 15%, по 1% кремния и марганца;

У13 – сталь инструментальная углеродистая, содержит 1,3% углерода;

Ст3пс - сталь конструкционная углеродистая обыкновенного качества, содержание углерода не превышает 0,3%;

ВК3 – твердый сплав, содержание кобальта 3%, остальное карбид вольфрама;

15Х25Н19С2Л – сталь высоколегированная литейная, содержит 0,15% углерода, 25% хрома, 19% никеля, 2% кремния;

10ХСНД - сталь конструкционная низколегированная, содержит 0,13% углерода, по 1% хрома, кремния, никеля и меди;

КЧ 30-6 – ковкий чугун, 300МПа временное сопротивление при растяжении, 6% относительное удлинение;

P9K5 – инструментальная быстрорежущая сталь, содержит 9% вольфрама, 5% кобальта;

ЛС59-1 – латунь, содержание меди 59%, свинец 1%, остальное цинк.

 

 

Список использованной литературы:

 

1. Материаловедение. Учебник для ВУЗов / Под ред. Б.Н. Арзамасова и др. – М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. -648 с.: ил.

2. Солнцев Ю.П., Пряхин Е.И. Материаловедение. Учебник для ВУЗов. - СПб., Изд-во 3-е перераб.и доп.,ХИМИЗДАТ, - 2004. – 736 с.: ил.

3. Солнцев Ю.П. Материаловедение и технология конструкционных материалов / Учебное пособие для ВУЗов. - М.: МИСИС, 2004.

4. Марочник сталей и сплавов / Под ред. А.С. Зубченко. - М.: Машиностроение, 2001. – 672 с.: ил.

5. Стали и сплавы. Марочник: Справ. изд. / Под ред. В.Г. Сорокина и др. – М.: «Интермет инжиниринг», 2001. – 608 с.: ил.

6. Кочеткова Л.П., Кабешова Л.Я. Практикум по материаловедению. Часть 1 – Киров, ВятГУ, 2004. – 63 с.