Состав, классификация и маркировка металлов, сталей сплавов

Содержание

Слайд 2

Примеси и легирующие элементы в сталях

Классификация примесей

примеси

Постоянные:
- марганец
- кремний

Случайные:
Практически любые элементы, случайно

Примеси и легирующие элементы в сталях Классификация примесей примеси Постоянные: - марганец
попавшие в сталь

Скрытые:
- сера
- фосфор
- газы (водород, азот, кислород)

Легирующие элементы

Наиболее опасными считаются примеси серы, фосфора и водорода, поэтому их содержание в сталях строго регламентировано (см. классификацию сталей). Рассмотрим влияние этих примесей более подробно.

Слайд 3

1. Нагрев:

2. Приложение нагрузки

3. Разрушение изделия

Зерна металла

Выделения эвтектики Fe+FeS

Оплавление эвтектики

Примеси и легирующие

1. Нагрев: 2. Приложение нагрузки 3. Разрушение изделия Зерна металла Выделения эвтектики
элементы в сталях

Влияние серы на свойства стали: красноломкость

Сера образует с железом легкоплавкую эвтектику Fe + FeS, выделяющуюся в виде пленок по границам зерен стали. При температурах горячей деформации может произойти разрушение материала по оплавленным участкам эвтектики.

Слайд 4

Температура перехода в хрупкое состояние

х

Атом фосфора

Образование сегрегаций по границам зерен

Возможно хрупкое разрушение

Температура

Температура перехода в хрупкое состояние х Атом фосфора Образование сегрегаций по границам
металла

Примеси и легирующие элементы в сталях

Влияние фосфора на свойства стали: хладноломкость

Атомы фосфора, образуя сегрегации по границам зерен металла, значительно повышают температуру хрупко-вязкого перехода, что может вызвать хрупкое разрушение материала.

Слайд 5

Атомарный водород

Поры в металле

Н + Н = Н2
Образование газообразного водорода

Возникновение горячих трещин

Примеси

Атомарный водород Поры в металле Н + Н = Н2 Образование газообразного
и легирующие элементы в сталях

Влияние водорода на свойства стали: флокеночувствительность

С повышением температуры растворимость водорода в α-твердом растворе снижается. Атомы водорода вытесняются в пустоты металла, где рекомбинируют с образованием газообразного водорода. С повышением температуры давление газа растет, что приводит к образованию горячих трещин – флокенов.

Слайд 6

Примеси и легирующие элементы в сталях

Влияние легирующих элементов на критические точки

Примеси и легирующие элементы в сталях Влияние легирующих элементов на критические точки
Легирующие элементы образуют с железом твердые растворы замещения (кроме N, B и С), имеющие кристаллическую решетку растворителя, а так же множество фаз, обладающих собственной решеткой. Некоторые элементы (Pb, Ca) практически нерастворимы в железе.

При введении легирующих элементов в сталь меняется вид диаграммы Fe-C. На рисунке показано влияние легирующих элементов на положение точки А1

По влиянию на точки А3 и А4 легирующие элементы делятся на две группы: расширяющие γ область и выклинивающие γ область.

Слайд 7

γ

Примеси и легирующие элементы в сталях

Влияние легирующих элементов на температурную область существования

γ Примеси и легирующие элементы в сталях Влияние легирующих элементов на температурную
полиморфных модификаций железа

-Элементы первой группы (Ni, Mn) понижают точку А3 и повышают точку А4, в результате чего наблюдается расширение существования области γ фазы

Температура, °С

% С

А4

А3

γ

α

Ж+γ

% Л.Э.

Начиная с определенного содержания легирующего элемента сплав не испытывает фазовых превращений α↔γ при всех температурах.
Такие стали называют АУСТЕНИТНЫМИ.

А3

А4

Слайд 8

γ

Примеси и легирующие элементы в сталях

Влияние легирующих элементов на температурную область существования

γ Примеси и легирующие элементы в сталях Влияние легирующих элементов на температурную
полиморфных модификаций железа

-Элементы второй группы (Cr, W, Mo, V, Si, Al и др.) повышают точку А3 и понижают точку А4, в результате чего наблюдается замыкание области γ фазы (выклинивание γ фазы).

Температура, °С

% С

А4

А3

γ

α

Ж+γ

% Л.Э.

Начиная с определенного содержания легирующего элемента сплав при всех температурах состоит из твердого раствора л.э. в α-железе
Такие стали называют ФЕРРИТНЫМИ.

А4

А3

Слайд 9

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

1. По химическому составу:

СТАЛИ

углеродистые

сплавы на
основе железа

низколегированные

легированные

высоколегированные

Не содержат специально введенных легирующих

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ 1. По химическому составу: СТАЛИ углеродистые сплавы на основе железа
элементов.

Суммарное содержание легирующих элементов не более 2,5 % (кроме углерода).

От 2,5 до 10 % легирующих элементов.

Более 10 % легирующих элементов.

Железа менее 45%, но больше, чем любого другого легирующего элемента.

Слайд 10

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ

2.По назначению:

СТАЛИ

конструкционные

инструментальные

с особыми физическими
свойствами

строительные

машиностроительные

с особыми свойствами
(жаропрочные и др.)

для режущего
инструмента

штамповые

для измерительного
инструмента

КЛАССИФИКАЦИЯ СТАЛЕЙ 2.По назначению: СТАЛИ конструкционные инструментальные с особыми физическими свойствами строительные