Макро- и микроструктура металлов
назадоглавлениевперёд

§ 68. Макро- и микроструктура металлов

Железо, а также сплавы на его основе, в том числе и сталь, являются кристаллическими телами. В каждом кристаллическом теле атомы занимают определенное положение, образуя кристаллическую решетку. Железо имеет две кристаллические решетки, это свойство - полиморфизм - определяет многие практические свойства сплавов железа.
Полиморфизмом называется способность простых и сложных веществ в зависимости от условий кристаллизоваться в различные структуры. Железо в зависимости от температуры имеет следующие решетки:
до 911ºС - объемно-сцентрированный куб (α-железо);
от 911 до 1392°С - гранецентрированный куб (γ-железо);
от 1392°С до 1536°С (температура плавления) - объемно-центрированный куб (δ-железо).
Взаимодействие углерода и других компонентов с модификациями железа приводит к образованию различных структур. Твердый раствор углерода и других легирующих компонентов в γ-железе называют аустенитом. Сталь, имеющую аустенитовую микроструктуру, называют аустенитной. Твердый раствор углерода и других легирующих компонентов в α- и δ-железе называют α-ферритом и δ-ферритом. Сталь, имеющую ферритную микроструктуру, называют ферритной. Химическое соединение углерода с железом называют цементитом (карбид железа - Fe3C). Механическую смесь феррита и цементита называют перлитом. Сталь, имеющую перлитную микроструктуру, называют перлитной. Если в стали увеличено содержание перлита, следовательно, увеличено и содержание углерода, что в свою очередь повышает прочность, снижая пластичность стали.
Феррит при температуре 723°С в твердом растворе может содержать до 0,02%С, а при комнатной температуре только 0,006% С. Твердость и механические свойства феррита зависят от наличия и количества элементов, находящихся в феррите. Наибольшее влияние на его свойства в углеродистых сталях и чугуне оказывают кремний и фосфор. Чистый феррит имеет твердость порядка НВ60.
Цементит имеет сложную решетку. До температуры 210°С он ферромагнитен и, обладая весьма высокой твердостью (НВ>800), отличается большой хрупкостью. Растворение в цементите марганца, хрома и других карбидообразователей увеличивает его твердость.
Первичная кристаллизация низкоуглеродистой стали происходит при температуре 1500-1520°С, при которой перемещение атомов железа в жидкой фазе становится несколько затрудненным из-за уменьшения числа пустых узлов и полостей жидкой фазы, в результате чего возникают длительные задержки, достаточные для того, чтобы вокруг задержанного атома сгруппировалось соединение, являющееся очагом или зародышем кристаллизации.
Примеси в сталях можно разбить на две группы: полезные (Cr, Ni, Mn, Si, V, С, Мо) и вредные (Н, N, S, О, Р).
Углерод повышает прочность, а в виде Fe3C делает сталь хрупкой.
Кремний образует с кислородом тугоплавкие силикаты, являющиеся центрами кристаллизации, уменьшающими величину зерна. Металл, имеющий мелкую структуру (мелкие зерна), является более прочным и пластичным, чем металл с более крупной структурой. Кремний повышает механические свойства, но при его содержании около 1% коррозионные свойства стали понижаются.
Марганец образует простые Мn3С и смешанные (MnFe)3C карбиды и легко растворяется как в феррите, так и в цементите, упрочняя их прослойки и являясь ценной легирующей добавкой, повышающей прочность и вязкость. При содержании Мn более 1-1,5% сталь приобретает хрупкость.
Хром улучшает вязкость и коррозионную стойкость стали, хорошо растворяется в феррите. Хорошо также растворяются в феррите Mo, Ni, W, V. Кислород образует закись железа FeO, растворяющуюся в железе, нарушая целостность и снижая механические свойства.
Азот образует с железом нитриды, которые расщепляют и блокируют зерна феррита, вследствие чего сталь становится малопластичной и весьма хрупкой. Азот способствует старению стали, но делает сталь более прочной и износоустойчивой.
Сера образует FeS - сульфид железа. Наличие серы способствует образованию горячих трещин. Вредное действие серы нейтрализуется марганцем, который с серой образует тугоплавкое соединение MnS.
Фосфор образует нестойкий раствор с ферритом и вызывает сильный рост зерна. Фосфор повышает коррозионные свойства стали.
Температура, при которой сталь приобретает хрупкость, носит название порога хладноломкости. При пониженных температурах развивается хрупкость стали.

назадоглавлениевперёд

Уважаемый посетитель, Вы прочитали статью "Макро- и микроструктура металлов", которая опубликована в категории "Ручная дуговая сварка". Если Вам понравилась или пригодилась эта статья, поделитесь ею, пожалуйста, со своими друзьями и знакомыми.

Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!


Наш сайт рекомендует:
  • Диаграмма состояния железо-цементит
  • Стали
  • Легированные конструкционные стали
  • Свойства сталей
  • Взаимодействие металла со шлаком

  • 1 февраля 2012 | Просмотров: 8047 |
    Для того, чтобы оставить свой комментарий, войдите на сайт или зарегистрируйтесь.



    Партнёры
    Заработайте на своих знаниях. Отвечайте на вопросы и получайте за это деньги!
    Начните перерабатывать, помогайте экологии и зарабатывайте
    Спонсор сайта: Тиберис – лучший интернет-магазин сварочного оборудования
    Подробнее »
    Портал «Обработка металла» :: ostmetal.info


    Статистика
    Каталог@Mail.ru - каталог ресурсов интернет Рейтинг@Mail.ru Рейтинг Сварка: сварочное оборудование сварочные электроды сварочная проволока ферросплавы
    Учимся профессии Сварщик » Ручная дуговая сварка » Макро- и микроструктура металлов
    oSvarke.Info - информационный сайт для мастеров п/о и преподавателей спецдисциплин профессии "Сварщик"
    Логин
    Пароль