10 Зертханалық жұмыс Химиялық – термиялық өңделген көміртекті және легірленген болаттардың микроталдауы Жұмыстың мақсаты

Химиялық – термиялық өңделген көміртекті және легірленген болаттардың микроталдауы

Легірленген болаттар мақсатына, құрылымына (тепе-теңдік жағдайында және ауада салқындағаннан кейін) және химиялық құрамына (легирленген элементтердің құрамы бойынша) жіктеледі.

Тепе-теңдік (күйдірілген) күйіндегі құрылымға сәйкес болаттар эвтектоидқа дейін (құрылымы феррит + перлит), эвтектоид (құрылым перлит), гипереектектоид (құрылым перлит) болып бөлінеді.

+ артық карбидтер) және ледебурит (сұйық ерітіндіден тұнған перлит + бастапқы карбидтер).

Осы топтардан басқа аустенитті және ферритті болаттар ерекшеленеді. Алғашқылар легірлеуші ​​элементтердің (Ni, Mn, Cu, N және т.б.) әсерінен қалыптасады, олар аустениттің тұрақтылық аймағын балқу температурасынан бөлме температурасына дейін арттырады (сурет 10.1, а), соңғысы легирлеуші ​​элементтердің әсерінен (Cr, Ti, Ферриттің тұрақтылық аймағын балқу температурасынан бөлме температурасына дейін ұлғайтып, Mo, W, V, Si және т.б.) (10.1, б-сурет).

10.1 сурет - Легірленген элементтердің А3 және А4 сыни нүктелерінің позицияларына әсері

11.2 сурет - Изотермиялық түрлендірудің диаграммалары

әр түрлі класстағы болаттар
По содержанию легирующих элементов различают низколегированные стали, содержащие до 2,5 % легирующих элементов, среднелегированные от 2,5 до 10 % и высоколегированные стали, содержащие более 10 % легированных элементов.

По взаимодействию с углеродом в стали, легирующие элементы подразделяют на две группы: 1) элементы: Si, Ni, Cu, Al, Со – растворяются в аустените и не взаимодействуют с углеродом (нейтральные); 2) карбидообразующие элементы: Fe, Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Zr, Ti (взаимодействующие с углеродом). При введении в сталь карбидообразующего элемента в небольшом количестве (1–2 %) образования его карбида не произойдет, но атомы легирующих элементов частично заменят атомы железа в решетке цементита. Следовательно, образуется легированный цементит, например, (Fe, Mn)₃С, мало отличающийся по свойствам от обычного цементита. Хром образует растворимые в аустените карбиды: в среднелегированных сталях Cr₇C₃; в высоколегированных сталях Cr₂₃C₆. Хром влияет на общий процесс карбидообразования. При его введении в сталь – W и Мo в соответствующем количестве появляются сложные карбиды, содержащие Cr, W, Mo и Fe. Их формула М₆С, где символ М показывает сумму металлических элементов в составе карбида. Карбиды М₆С могут растворяться в аустените при температурах, более высоких, чем карбиды хрома, и легировать его. В зависимости от свойств легированных сталей в них присутствуют различные виды и сочетания карбидов, что и определяет особенности их термической обработки.

Легірленген элементтердің құрамы бойынша 2,5% дейін легірленген элементтері бар, 2,5% -дан 10%-ға дейінгі орташа легірленген және 10% -дан астам легірленген элементтері бар жоғары легірленген болаттар ерекшеленеді.

Болаттағы көміртекпен әрекеттесуіне сәйкес легірлеу элементтері екі топқа бөлінеді: 1) элементтер: Si, Ni, Cu, Al, Co - аустенитте ериді және көміртегімен әрекеттеспейді (бейтарап); 2) карбид түзетін элементтер: Fe, Mn, Cr, Mo, W, V, Nb, Zr, Ti (көміртегімен әрекеттесу). Карбид түзетін элемент болатқа аз мөлшерде (1-2%) енгізілгенде, оның карбидінің түзілуі болмайды, бірақ легирлеуші ​​элементтердің атомдары цементит торындағы темір атомдарын ішінара алмастырады. Демек, допедті цементит пайда болады, мысалы (Fe, Mn) 3С, қасиеттері қарапайым цементиттен аз ерекшеленеді. Хром аустенитте еритін карбидтер түзеді: орташа легирленген Cr7C3 болаттарында; Cr23C6 легірленген болаттарында. Хром карбидтердің түзілуінің жалпы процесіне әсер етеді. Болат, Вт және Мо тиісті мөлшерде енгізілген кезде құрамында күрделі құрамдағы Cr, W, Mo және Fe бар карбидтер пайда болады. Олардың формуласы M6C, мұндағы М таңбасы карбид құрамындағы металл элементтерінің қосындысын көрсетеді. M6C карбидтері аустенитте хром карбидінен жоғары температурада ериді және оны легірлейді. Легірленген болаттардың қасиеттеріне байланысты олардың құрамында карбидтердің әртүрлі түрлері мен комбинациясы бар, бұл олардың термиялық өңдеудің ерекшеліктерін анықтайды.

Әр болат маркасы әріптер мен сандардың белгілі бір тіркесімімен көрсетіледі. Легирлеуші ​​элементтер орыс алфавитінің әріптерімен көрсетілген: Х - хром, Н - никель, В - вольфрам, М - молибден, Ф - ванадий, К - кобальт, Т - титан, Ю - алюминий, Д - мыс, Г - марганец, С - кремний. , Ц - цирконий, P - бор, Б - ниобий. Болат сортының ортасындағы А әрпі азот құрамын, ал болат сортының соңында болаттың сапасын көрсетеді (жоғары сапалы, күкірт пен фосфор мөлшері аз, 0,025% -дан аз). Болат маркасында әріптен кейінгі сан легирленген элементтің пайыздық мөлшерін көрсетеді. Егер цифрлар болмаса, онда легирлеу элементі 1% -дан аз немесе шамамен 1,5% құрайды.

Құрылымдық болаттар үшін алғашқы екі сан пайыздың жүзден бір бөлігіндегі көміртекті көрсетеді. Мысалы, 12XH3 - құрамында 0,12% көміртегі бар құрылымды легирленген болат, хром шамамен 1%, никель 3%; 50ХФA - құрамында көміртегі мөлшері 0,5%, хром, ванадий әрқайсысы 1% құрайтын жоғары сапалы құрылымды легирленген болат. Болат сортының соңындағы «А» әрпі болат жоғары сапалы дегенді білдіреді, ал «Ш» әрпінің сапасы жоғары (30ХГСA-Ш). Болаттың негізгі бөлігі балқытылған (12XH3) сапалы.