1. Общая характеристика состава углеродистых сталей
Углеродистые стали являются основной продукцией чёрной металлургии (90%).
Стали (углеродистые) являются многокомпонентными сплавами. Кроме основы – железа (от 97,0 до 99,5% Fe) и углерода (до 2,14%), имеются ряд примесей: Mn, Si, S, P, O, N, H и др.
Наличие Mn, Si обусловлено технологическими особенностями производства (попадают в сталь в процессе раскисления).
Наличие P, S, O, N, H обусловлено невозможностью полного удаления их из металла при выплавке.
Возможно вы искали - Реферат: Внешние силы. Деформация и перемещение. Определение внутренних усилий
Случайные примеси Ni, Cr, Cu и др. – попадают из легированного металлического лома.
Углерод вводится в простую углеродистую сталь специально.
Углерод сильно влияет на свойства стали даже при незначительном изменении его содержания.
Т.о., углерод является основным элементом, при помощи которого изменяются свойства сплава на основе железа.
2. Влияние углерода на свойства стали
Похожий материал - Лабораторная работа: Допуски и посадки
С изменением содержания углерода изменяется структура стали. В зависимости от содержания углерода она может иметь следующий вид:
< 0,8% C – Ф+П
0,81% C – П (100%)
> 0,81% C – П + ЦII .
Имея различную структуру, все стали состоят только из двух фаз: Ф и Ц.
Очень интересно - Реферат: Дослідження впливу водню на мікроструктуру сплавів на основі заліза
Количество цементита возрастает в стали прямо пропорционально содержанию углерода.
Феррит (Ф) – мягкая, пластичная фаза, твёрдость по Бринеллю – 80–90 НВ.
Цементит (Ц) – твёрдая и хрупкая фаза 1000–1100 НV (>800 НВ), (НВ и НV – близки по значению).
Технически чистое железо – мягкое, не содержит Ц или имеет ЦIII (его максимальное содержание в технически чистом железе может достигать – 0,29%).
В доэвтектоидных сталях появляется цементит входящий в перлит (Ф+Ц), следовательно твёрдость будет возрастать.
Вам будет интересно - Реферат: Дослідження впливу перепадів температур великих діапазонів на руйнування малолегованого молібдену
В эвтектоидной стили – цементита в перлите содержится 12%, остальное феррит.
В заэвтектоидной стали появляется ЦII – 20,4%, а также цементит входящий в перлит ~ 10%, т.о.всего его около 30%.
Следовательно, чем больше % С в стали, тем количество феррита уменьшается, а количество цементита увеличивается.
С увеличением в стали углерода возрастает твёрдость, пределы прочности и текучести и уменьшаются относительное удлинение, относительное сужение и ударная вязкость.
Твёрдость линейно повышается с увеличением углерода (рис. 1).
Похожий материал - Реферат: Дослідження забруднення моторних масел та способів його очищення
Предел прочности (σВ ) до 0,8 – 0,9% С растёт линейно, при дальнейшем увеличении углерода, т.е.у заэвтектоидных сталей, происходит выделение избыточного цементита (ЦII ) по границам бывшего зерна аустенита, образующего сплошную сетку (скорлупу) – очень твёрдую и очень хрупкую, что и приводит к снижению предела прочности (при растяжении в сетке возникают напряжения, приводящие к разрушению).
Относительное удлинение (δ, %), относительное сужение (ψ, %) по мере увеличения углерода непрерывно снижаются (рис. 1).
Существенное влияние углерода на вязкие свойства. Ударная вязкость (KCU) характеризует сопротивление металла хрупкому разрушению (распространению трещин).
Ударная вязкость (KCU) по мере увеличения содержания углерода до 0,6% резко снижается.