МУ збКТО. 1. введение. Кристаллическое строение металлов предмет материаловедение. Атомнокристаллическая структура металлов. Дефекты кристаллического строения металлов. Строение металлического слитка. Модифицирование металлов
 Скачать 227.5 Kb.
|
Ответ:Сталь содержит менее 0,12% углерода, 17-19% хрома, 11-13% никеля, 0,7% титана и относится к коррозионно-стойким хромоникелевым аустенитным сталям. Назначение легирующих элементов: Cr (хром) – делает сталь коррозионно-стойкой. При введении в сталь более 12,5% хрома на ее поверхности образуется защитная плотная пассивная пленка оксида Cr2O3. При таком содержании хрома потенциал стали скачком изменяется от –6 до +0,2 В, и сталь становится коррозионно-стойкой в окислительных средах ( в нашем случае это морская вода). Ni (никель) – легирующий элемент, расширяющий область аустенита, позволяет получать в результате термической обработки однофазную аустенитную структуру высокой коррозионной стойкости, с повышенной прочностью и хорошей технологичностью. Ti (титан) – карбидообразующий элемент, добавляется для предотвращения межкристаллитной коррозии. Содержание титана (0,7%) выбрано таким образом, чтобы превысить содержание углерода (0,12%) более, чем в 5 раз. В результате медленного охлаждения сталь приобретает многофазную структуру аустенита с небольшим количеством феррита и карбидов. Такая многофазная структура не обеспечивает хорошей коррозионной стойкости и пластичности. Для получения чисто аустенитной структуры сталь нагревают до 1100 – 1150 0С (для растворения карбидов) и закаливают в воде. Однофазное закаленное состояние, при котором весь хром находится в твердом растворе, обеспечивает стали максимальную коррозионную стойкость в окислительных средах. Такая структура придает стали наилучшую пластичность (δ = 35 - 45%; σв = 500 – 600 МПа), что позволяет подвергать ее прокатке для получения листового материала. При этом сталь хорошо упрочняется (δ = 4,5%; σв = 1200 – 1300 МПа). Повышенное содержание никеля в твердом растворе предотвращает образование мартенсита деформации. 24 При сварке листового материала сталь нагревается до 550–750 0С, поэтому в отсутствии титана она приобрела бы склонность к межкристаллитной коррозии. Это связано с тем, что при нагреве в пограничных зонах выделяются мелкодисперсные карбиды хрома и происходит обеднение этих зон аустенита хромом ниже того предела, который обеспечивает коррозионную стойкость. Введенный в сталь титан, имеющий большее сродство к углероду, чем хром, в количестве в 5 раз, превышающем содержание углерода, связывает весь углерод в карбид, а хром остается в твердом растворе. Структура стали, после такой обработки, представляет собой аустенит и небольшое количество карбидов титана. Задание 2. После закалки заэвтектоидной стали, со скоростью охлаждения выше критической, была получена структура крупноигольчатого мартенсита и большого количества остаточного аустенита. Проведите на диаграмме железо-карбид железа ординату, соответствующую составу данной стали, укажите примененную в данном случае температуру нагрева под закалку и опишите все превращения, которые совершились в стали при нагреве и охлаждении; приведите диаграмму изотермического распада аустенита для заэвтектоидной стали, укажите использованную скорость охлаждения. Ответ: Состав стали находится в интервале концентраций углерода 0,8 % ‹ С ‹ 2,14 %. Для таких сталей (заэвтектоидных) применяют неполную закалку с нагревом до температуры Т2. В данном же случае была применена полная закалка с нагревом до температуры Т1 (рис.1). 25
Предположим, что перед закалкой структура заэвтектоидной стали представляла собой смесь перлита и вторичного цементита. Основное превращение при нагревании – это переход перлита в аустенит при температурах выше точки А1(720 0 С), который состоит из двух превращений – полиморфного α → γ превращения и растворение цементита перлита. При дальнейшем нагреве до температуры Аст происходит растворение вторичного цементита в образовавшемся аустените. И сталь при нагреве выше температуры Аст состоит только из аустенита, который склонен к росту зерна при дальнейшем нагреве. При охлаждении аустенита со скоростью выше критической (рис.2) в стали происходит бездиффузионное мартенситное превращение. Поскольку после закалки получился крупноигольчатый мартенсит, обладающий повышенной хрупкостью, закалка была произведена из области крупнозернистого аустенита, т.е. сталь была перегрета при закалке. 26
Температуры начала (Мн) и окончания (Мк) мартенситного превращения зависят от содержания углерода в аустените, претерпевающем мартенситное превращение. Чем больше углерода, тем ниже Мн и Мк. При нагреве стали под закалку до температуры Т1 (полная закалка) содержание углерода в стали (точка а), а при нагреве до температуры Т2 содержание углерода в аустените меньше (точка в), а, следовательно, и температуры Мн и Мк выше, чем в случае полной закалки. Поэтому при полной закалке в стали больше остаточного аустенита, чем при неполной. Структура стали с большим количеством остаточного аустенита нестабильна, обладает пониженной твердостью и износостойкостью, а поэтому нежелательна. Из вышесказанного следует, что полученная структура крупноигольчатого мартенсита и большого количества остаточного аустенита получилась в результате перегрева стали при закалке. Для получения оптимальной структуры - мелкоигольчатого мартенсита и цементита вторичного - надо было провести неполную закалку. 27 Задание 3. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 оС до 0 оС (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 2,5 %С. При температуре 1250 оС определите состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах при этой температуре, и количественное соотношение фаз. |
