- •2013 Завдання контрольної роботи
- •1. Опишіть компоненти і фази залізовуглецевих сплавів, які утворюються на основі різних модифікацій заліза.
- •2. Опишіть матеріали для виробництва чавуну (залізні руди, паливо, флюси), а також підготовку руд до виробництва чавуну.
- •3. Опишіть суть виготовлення виливків кокільним литтям, типи кокілів, особливості застосування кокільного лиття.
- •4. Опишіть основні способи зварювання чавуну.
- •5. Дайте загальну характеристику електрофізичних та електрохімічних методів оброблення заготовок.
- •Список використаних джерел
Міністерство освіти й науки, молоді та спорту України
Запорізький національний технічний університет
Кафедра технології металів
З. к. № з. 04.12.2.004
Контрольна робота (варіант № 4)
з дисципліни "Технологія конструкційних матеріалів"
Роботу виконала студентка групи Ез - 212
Глущенко Олена Вадимівна
Роботу перевірила викладач Шарапова Валентина Володимирівна
2013 Завдання контрольної роботи
1. Опишіть компоненти і фази залізовуглецевих сплавів, які утворюються на основі різних модифікацій заліза.
Компонентами залізовуглецевих сплавів є залізо і вуглець. На поліморфізм заліза вперше вказав Д.К.Чернов, який у 1868 році звернув увагу на існування в сталі критичних точок та на їх залежність від змісту вуглецю.
Чисте залізо – метал сріблясто-світлого кольору; містить 0,10-0,15% усіх домішок; температура плавлення 15390 С (± 50 С); густина 7, 85 г/см3; має невисоку міцність, низьку твердість, добру пластичність. Властивості залежать від ступеня чистоти.
При нагріванні заліза відбуваються алотропічні перетворення. Залізо при температурах нижчих за 9110С та в межах високих температур (1392 … 15390 С) має кубічну об'ємноцентровану кристалічну (ОЦК) решітку (К8), його називають Feα. У температурному інтервалі 911 – 13920 С ОЦК- решітка перетворюється на гранецентровану кристалічну (ГЦК) решітку (К12), залізо позначається як Feγ.
Вуглець у природі може перебувати у твердих розчинах проникнення, в сплавах у цементиті Fe3C, а також у вигляді графіту. При підвищення температури опір графіту посилюється. Графіт має просту гексагональну кристалічну комірку з координаційним числом 6 (Г6). Характеризується низькою міцністю та поганою пластичністю.
Фази у системі Fe – Fe3C.
Ферит(Ф) – твердий розчин проникнення вуглецю в α-залізі. Розрізняють низькотемпературний α-ферит і високотемпературний (≥ 13920 С) β-ферит. Максимальна розчинність вуглецю у α-фериті становить 0,02% С при 7270С, у β-фериті – 0,1% С при 14990С. Така незначна розчинність пояснюється малими розмірами порожнин в об’ємноцентрованому кубі заліза проти розмірів атома Карбону. Твердість і механічні властивості фериту близькі до властивостей технічно чистого заліза, вони залежать від кількості елементів, присутніх у ньому (деякі метали і неметали утворюють з феритом тверді розчини заміщення).
Аустеніт(А) – твердий розчин проникнення вуглецю в γ-залізі з максимальною розчинністю 2,14% С, позначається як FeγС. Вуглець займає пору в центрі гранецентрованої кристалічної (ГЦК) решітки. Не магнітний, досить пластичний, має низькі значення тимчасового опору і твердості. При температурі 11470 С зміст вуглецю в аустеніті складає 2,14 % С, при 7270 С – 0,8 % С. Елементи, які розчиняються в аустеніті, можуть значно змінити його властивості, а також температурні межі його існування.
Цементит (Ц) – хімічна сполука заліза із вуглецем Fe3C, яка відповідає концентрації вуглецю 6,67% С. Має складну орторомбічну решітку, в елементарному вічку якої знаходяться 12 атомів заліза і 4 – вуглецю. Твердість дуже висока (800 НВ), крихкий, температура плавлення становить близько 1260-15500 С. До 2170 С має слабкі феромагнітні властивості.
Рідкий розчин (Р) – однорідна рідина (залізо добре розчиняє вуглець), існує як окрема фаза над лінією ліквідус, а між лініями ліквідус та солідус перебуває у рівновазі з кристалічною фазою (феритом, аустенітом або цементитом).
Перліт (від фр. perle – перлина) є однією із структурних складових залізовуглецевих сплавів – сталей і чавунів. Представляє собою евтектоідну суміш двох фаз – фериту і цементиту (у легірованих сталях – карбідів). Продукт евтектоідного розпаду (перлітного перетворення) аустеніту при порівняно тривалому охолодженні залізовуглецевих сплавів нижче за 727 °C. При цьому γ-залізо переходить у α-залізо, в якому розчинність вуглецю складає від 0,006 до 0,025%; надлишковий вуглець виділяється у формі цементиту або карбідів. Залежно від форми розрізняють перліт пластинчастий (основний вигляд перліту; обидві фази мають форму пластинок) і зернистий (округлі зернятка, або глобулі, цементиту розташовуються на тлі зерен фериту). Зі збільшенням переохолодження зростає число колоній перліту, тобто ділянок з одноманітною орієнтацією пластинок фериту і цементиту (карбідів), а самі пластинки стають тоншими. Механічні властивості перліту залежать в першу черга від міжпластинкової відстані (сумарна товщина пластинок обох фаз): чим воно менше, тим вище значення межі міцності і межі текучості і нижче критична температура холодноламкості. При перлітовій структурі полегшується механічна обробка стали. Дисперсні різновиди перліту називають сорбітом і трооститом.
Ледебурит – структурна складова залізовуглецевих сплавів, головним чином чавунів, що є евтектичною сумішшю аустеніту і цементиту в інтервалі температур 727–1147 °C, або фериту і цементиту нижче 727 °C. Названий на честь німецького металурга Карла Генріха Адольфа Ледебура, який відкрив «карбідні для заліза зерна» у чавунах в 1882 р.
Основна фаза, що ініціює зародження ледебуриту – цементит. На пластинці цементиту, що зародилася в евтектичній рідині, розростається плоский дендрит аустеніту. Далі йде порівняно швидке парне зростання взаємно пророслих кристалів обох фаз. Кожна з фаз у межах однієї колонії ледебуриту безперервна, тобто відноситься до одного кристала.
Залежно від температури, фазовий склад ледебуриту може бути різним. Так, в температурному інтервалі від 1147 °C до 727 °C ледебурит складається з аустеніту і цементиту, а при температурах нижче 727 °C – з перліту і цементиту. Ледебурит володіє високою твердістю і крихкістю.