Контрольная работа по "Материаловедению"

Вопрос 8

По диаграмме состояний «железо - цемент» опишите, какие структурные превращения будут происходить при медленном охлаждении из жидкого состояния сплава с заданным содержанием углерода. Охарактеризуйте этот сплав.

1,5%C

Рис.1. Диаграмма состояния Fe – Fe3C

Сплав, содержащий 1,5% углерода, является заэвтектоидной сталью. При охлаждении от 1600 до 20 градусов он претерпевает следующие превращения:

1600°С - сплав однофазный (жидкость)

Т=1300°С - начало первичной кристаллизации. Из жидкого расплава начинают выпадать кристаллы аустенита, структура становится двухфазной-Жидкость+Аустенит.

Процесс продолжается до точки на линии солидус Т=1147°С пока вся жидкость не закристаллизуется.

Рис. 2. Кривая охлаждения сплава с 3,1% С

В точке Т=1250°С первичная кристаллизация заканчивается и структура становится твердой однофазной однокомпонентной -Аустенит.

Дальнейшее охлаждение приводит к обеднению аустенита по углероду. В промежутке между точками Т=1250°С и Т=980°С сохраняется аустенит. В точке Т=980°С, лежащей на линии ОSЕ, начинается вторичная кристаллизация. Из аустенита выпадает Цементит вторичный в виде сетки по границам аустенитного зерна. Структура становится двухкомпонентной Аустенит+Цементит вторичный.

Между точками Т=980°С и Т=727°С структурных изменений нет, но падает содержание (растворимость) углерода в аустените, пока не достигнет минимума 0,8% при температуре 727°С. В этой точке происходит перлитное превращение. Структура становится Перлит+Цементит вторичный.

Охлаждение ниже 727°С изменяет растворимость углерода в феррите, входящем в состав перлита. Эти изменения протекают по линии PQ.

Вопрос 38

20, 60С2Н2А, БрАЖ83

Группа стали – нелегированная сталь

Марка стали - 20

Стандарт - ГОСТ 1050

Заменитель - 15, 25

Сталь 20 содержит в среднем 0,2% углерода. Степень раскисления стали - спокойная (обозначают без индекса).

Нелегированная качественная сталь 20 применяется для изготовления крюков кранов, строп, муфт, башмаков, вкладышей подшипников, деталей сварных конструкций с большим объемом сварки, а также трубопроводов, коллекторов и других деталей, работающих при температуре от -40 до 450°С под давлением.

Химико-термически обработанная сталь 20 применяется для изготовления шестерней, червяков, поршневых пальцев, фрикционных дисков, толкателей и других деталей, к которым предъявляются требования высокой поверхностной твердости и износостойкости при невысокой прочности сердцевины.

Массовая доля основных химических элементов, %

C - углерода Si - кремния Mn - марганца

0,17-0,24 0,17-0,37 0,35-0,65

Температура критических точек, °С

Ac1 Ac3 Ar1 Ar3

735 850 680 835

Технологические свойства

Ковка Температура ковки, °С: начала 1280, конца 750. Охлаждение на воздухе.

Свариваемость Сваривается без ограничений, кроме деталей после химико-термической обработки.

Способы сварки: ручная дуговая сварка, автоматическая дуговая сварка, контактная сварка.

Обрабатываемость резанием В горячекатаном состоянии при HB 126-131 и σв = 450-490 МПа:

Kv твердый сплав = 1,7

Kv быстрорежущая сталь = 1,6

Флокеночувств. Не чувствительна

Склонность к отпускной хрупкости Не склонна

Физические свойства Температура испытаний, °С

20 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Модуль нормальной упругости E, ГПа 212 208 203 197 189 177 163 140 - -

Модуль упругости при сдвиге кручением G, ГПа 78 77 76 73 69 66 59 - - -