Основные сведения о сплавах металлов (основы общей технологии металлов)
Описание технологических процессов литья
Литье в одноразовые формы
Литье в полупостоянные формы
Литье в металлические формы
Полунепрерывное литье
Специальное литье
Литье неметаллических материалов
Дефекты отливок
Термообработка металлов и сплавав
Правила безопасности в литейном производстве
Общие правила безопасности для металлургических предприятий
Современные технологии металлургии
Организация производства в промышленности.
Представление об устройствах и принципах действия автоматических систем.
Общие сведения из технической механики
Чтение чертежей
Общие сведения из электротехники
Фото галерея литейщика
Общие правила устройства электроустановок
Канализация электроэнергии
Безопасность несущих конструкций
Электробезопасность производства
Трубопроводы
ПОТ при эксплуатации электроустановок
Межотраслевые правила по охране труда в литейном производстве
Правила по охране труда при выполнении кузнечно-прессовых работ
Правила по охране труда при холодной обработке металлов
Карта сайта
Популярная металлургия
 
 

 

Дефекты отливок - Несоответствие состава, структуры и свойств

Оглавление
Дефекты отливок - Несоответствие состава, структуры и свойств
Страница 2
Страница 3
Страница 4

Несоответствие состава, структуры и свойств.

Химический состав, структура и физико-механические свойства сплавов.

Сплавами называются материалы, получаемые сплавлением нескольких металлов и неметаллов. Металл, содержание которого преобладает в сплаве, называют его основой. Если основой сплава является железо, то такие сплавы называют черными. К черным сплавам относятся сталь и чугун. Если основой сплава являются цветные металлы — медь, алюминий, магний, цинк, свинец, титан, никель, — сплавы называют цветными.

Кроме того, в сплав входят еще несколько элементов, сочетание которых с основой и определяет главные его свойства. В состав чугуна наряду с железом входят 2,5—4,0% углерода, 1,0—3,0% кремния, 0,5—1,0% марганца и др. В сплаве всегда имеются примеси, попадающие в пего из исходных материалов при плавке. К таким примесям относятся в чугуне сера (до 0,2%) и фосфор (до 0,15%). Для придания специальных свойств в сплав дополнительно вводят легирующие элементы. Хром, никель, титан, медь, ванадий, молибден, висмут, бор, марганец — основные легирующие элементы в чугунах и сталях.

Металлы и сплавы имеют кристаллическое строение, т. е. атомы в них размещены в строгом геометрически правильном порядке. Порядок расположения атомов характеризуется пространственной или кристаллической решеткой, состоящей из многих элементарных ячеек.

При расплавлении и нагреве сплава его кристаллическое строение нарушается. При охлаждении жидкого сплава происходит его затвердевание путем образования и роста кристаллов. От химического состава сплава зависит состав и строение образующихся кристаллов. Если элементы сплава в твердом состоянии взаимно растворимы, то из сплава выделяются кристаллы твердого раствора. Они отличаются от кристаллов чистого металла тем, что часть атомов одного металла в кристаллической решетке замещена атомами другого металла (или других металлов), входящего в твердый раствор.

Если элементы сплава в твердом состоянии не растворимы один в другом, то из сплина при затвердевании выделяются кристаллы каждого из элементов. Если же элементы сплава в твердом состоянии растворимы один в другом ограниченно (в определенной концентрации) и растворимость их уменьшается с понижением температуры, то из сплава могут выделяться и кристаллы чистых металлов, и кристаллы твердых растворов; причем с понижением температуры происходит выделение из кристаллов твердого раствора того элемента, растворимость которого при охлаждении уменьшается. Следовательно, кристаллы твердого раствора изменяются по составу, одновременно может изменяться и их строение.

Феррит - почти чистое железо (по весу в нем содержится около 0,006% углерода).

Цементит (карбид железа) — высокоуглеродистое химическое соедините железа с углеродом (Fe3C), содержащее 6,67% углерода Перлит — равномерная механическая смесь феррита и цемента, образующаяся при 723° С; содержит 0,8% углерода.

Аустенит — твердый раствор углерода в железе, содержащий до 1,8% углерода. При температуре ниже 1130°С растворимость углерода в железе уменьшается, и избыточный углерод выделяется в виде цементита или графита.

Ледебурит — механическая смесь зерен аустенита и цементита, образующаяся при затвердевании сплавов.

Графит — кристаллическое включение углерода в металлической основе.

Железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2% углерода, называют сталями, а более 2% углерода — чугунами.

Следует отметить, что при эвтектической кристаллизации выделение углерода возможно в виде цементита и в виде графита. Цементит выделяется при малом количестве в чугуне элементов, способствующих выделению свободного графита (кремния и углерода), и повышенном количестве элементов, препятствующих выделению свободного графита (хрома, марганца, ванадия, молибдена).

Выделению цементита способствует повышение скорости охлаждения при затвердевании. Если в процессе кристаллизации выделился цементит, то он сохраняется в структуре чугуна и после полного охлаждения. Чугун, в структуре которого содержится свободный графит, называют серым. Чугун, в структуре которого весь углерод выделился в виде цементита, называют белым. Если белый чугун нагреть до температуры 950— 1000° С и выдержать при этой температуре, то цементит в нем распадается с образованием аустенита и свободного графита. Выделяющийся при этом графит имеет не пластинчатую, а компактную форму. Такой чугун обладает более высокой пластичностью, чем серый чугун, и его называют ковким.

При высоком содержании в чугуне элементов, способствующих графитизации, и при замедленном охлаждении его в твердом состоянии в интервале температур 723—600° С цементит в перлите неустойчив и превращается в феррит и графит.

При вводе в жидкий чугун таких элементов, как магний, церий и др., графит приобретает шаровидную форму. Чугун с шаровидным графитом обладает повышенной прочностью и носит название высокопрочного чугуна. В высокопрочном чугуне с шаровидным графитом содержание магния должно составлять 0,03—0,06%. Структура металлической основы чугуна с шаровидным графитом такая же, как в сером и ковком чугуне: ферритная, перлито-ферритная, перлитная, перлито-цементитная.

Структуру чугуна можно наблюдать под микроскопом на отполированном кусочке сплава (шлифе), протравленном 4%-ным раствором азотной кислоты в спирте. На схематически представлена микроструктура серого, белого, ковкого и высокопрочного чугунов.

При кристаллизации стали из жидкого раствора выделяются только кристаллы аустенита. Так же как и в случае охлаждения чугуна, при охлаждении затвердевшей стали растворимость углерода в аустените с понижением температуры уменьшается. Если в стали содержится более 0,8% углерода, то при охлаждении до 723° С избыток углерода выделяется в виде цементита. При охлаждении ниже 723° С аустенит, содержащий 0,8% углерода, распадается с образованием перлита. Структура стали, содержащей более 0,8% углерода, — перлито-нементитная.



 
 
 
 

 
  Подарки сувениры  
   
 
 
Реклама