Найвідоміший і головний сплав в історії цивілізації - це всім відома сталь. Її основа - залізо, яке було і буде залишатися основою для переважної більшості конструкційних матеріалів, а нові сплави, в тому числі леговані, будуть як і раніше розроблятися.
Інструкція
1. Більшість відомостей про сталі дає діаграма стану залізо-вуглець, точніше - її лівий нижній кут до 2,14% С (вуглецю), представлена на малюнку 1. За нею можна визначити температуру плавлення і ствердування сталей і чавунів, інтервали температур при механічній і термічній обробці і ще ряд технологічних параметрів. Такі діаграми побудовані практично для всіх значущих сплавів. При створенні легованих сталей також використовуються потрійні діаграми.
2. Ці діаграми стану отримують квазістатичним (дуже повільним) нагрівом і охолодженням досліджуваних твердих розчинів при найрізноманітніших їх концентраціях. Фазові перетворення протікають при постійній температурі, і тому температурні криві на деякий час утворюють ізотермічні ділянки. Серед металознавців і металургів усіх країн існує негласна угода, згідно з якою типові точки на діаграмі залізо-вуглець позначаються одними і тими ж буквами. Варто відзначити, що такого підходу не існує при позначенні марок сталей, тому при вирішенні завдань по металургії періодично можуть виникати труднощі.
3. Металознавців найбільше цікавлять ті ділянки діаграми, де твердий сплав залізо-вуглець, власне, і називають сталлю. Тут розглядаються температури, що передують рідкому стану сплаву. Перш за все, слід розібратися з основними фазами, позначеними на діаграмі. Ферріт - твердий розчин вуглецю в залізі з кубічною гранецентрованою решіткою (ГЦК). Аустеніт - високотемпáний феррит. У нього об 'ємоцентрована решітка (ОЦК). Цементит - карбід заліза (Fe3C). Перлітом називається феррито-цементитна структура. Є й тонкощі, такі як первинний і вторинний цементит, які тут слід опустити, як і ледебурить.
4. Для того щоб проаналізувати стан сталі при різних температурах, проведіть на діаграмі вертикаль, відповідну обраній вами концентрації вуглецю. Так, при 0,4% С, після охолодження нижче лінії IE і аж до SE структура стали аустеніт. Далі, аж до евтектоїдної температури 768 ° С, що відповідає лінії PSK маємо стан аустеніт + цементит і аж до кімнатної температури - феррит + перліт. Таким чином, головна температура для технолога - 768 ° С. Більшість середньовуглецевих сталей легують одним відсотком хрому, що знижує її температуру, приблизно, до 720 ° С.
5. На діаграмі стану відсутня така важлива фаза сталі, як мартенсит. Фактично це метастабільний аустеніт, який не встиг перетворитися на перліт в силу високої швидкості охолодження сталі (гарти). Мартенсит володіє значною твердістю і при кімнатній температурі метастабільний чисто умовно, так як для переходу в перліт йому просто не вистачає внутрішньої енергії. Однак при такому перетворенні в сталі виникають високі внутрішні напруги, що може призвести до утворення тріщин. Ці процеси порушують ще одне питання для технолога - правильне проведення відпустки загартованої сталі, який знімає внутрішні напруги, підвищує поріг холодноломкості, але також зменшує твердість. Вирішуючи таке завдання, доводиться робити вибір між втратами і придбаннями.
6. Для визначення температури нагріву при гарті діаграми стану просто безцінні. Виявляється, що при концентраціях вуглецю нижче тих, що відповідають точці Р діаграми, нелегована сталь "не калиться". Протягом всієї лінії PSK (а вам потрібно не більше 2,14% вуглецю) - це температура приблизно рівна 780 ° С. Перегрів понад евтектоїдного припустимо, але не слід забувати, що це викличе зростання зерна аустеніту та інших після гарту. Наслідки якого будуть тільки негативні.