Классификация по структуре после охлаждения на воздухе

Бийский технологический институт (филиал)

И.В. Боткин, Ю.Н. Косицын, П.И. Мазуров

Лабораторная работа №6 (4 часа)

ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ И СТРУКТУР ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Методические указания к лабораторной работе

Бийск 2009

УДК

Боткин И.В. Изучение свойств и структур легированных сталей. Методические указания к лабораторной работе для студентов специальностей 151001, 190603, 170104, 240701, 240702, 240706, 160302, 220501, 260601 /И.В. Боткин, Ю.Н. Косицын, П.И. Мазуров.

Алт. гос. тех. ун-т, БТИ, - Бийск

Из-во Алт. Гос. техн. ун-та, 2009. - 22с.

Методические указания предназначены для студентов, изучающих курс «Материаловедение».

В указаниях даются необходимые определения, касающиеся легированных сталей, их классификация по структуре и назначению, принцип маркировки, примеры типичных структур с указанием зависимости свойств от структуры.

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры «Металлорежущие станки и инструменты».

Протокол № ___от «___» «________________» 200_ г.

Рецензент: д.т.н., начальник отдела ФГУП «ФНПЦ «Алтай» Игонин Г.С.

©БТИ АлтГТУ, 2009

Цель работы

Ознакомиться с признаками классификации легированных сталей, принципами маркировки и установить зависимость между структурой и свойствами этих сталей.

Предмет и содержание работы

Легированными называются такие стали, в составе которых кроме постоянных примесей, присущих любой стали, присутствуют элементы, не свойственные углеродистым сталям, или, элементы свойственные углеродистым сталям, но в большем количестве.

Классификация легированных сталей

Легированные стали могут быть классифицированы по четырем признакам: по равновесной структуре (после отжига), по структуре после охлаждения на воздухе (после нормализации), по составу и по назначению.

Классификация по равновесной структуре

1) Доэвтектоидные стали, имеющие в структуре избыточный феррит.

2) Эвтектоидные стали, имеющие перлитную структуру.

3) Заэвтектоидные стали, имеющие в структуре избыточные (вторичные) карбиды.

4) Ледебуритные стали, имеющие в структуре первичные карбиды, выделившиеся из жидкой фазы. В литом виде избыточные карбиды совместно с аустенитом образуют эвтектику - ледебурит, который при ковке или прокатке разбивается на обособленные карбиды и аустенит.

5) Ферритные стали.

6) Аустенитные стали.

Большинство легирующих элементов сдвигают точки S и Е (на диаграмме Fе – F₃C) в сторону меньшего содержания углерода, поэтому граница между доэвтектоидными и заэвтектоидными сталями, заэвтектоидными и ледебуритными - в легированных сталях лежит при меньшем содержании углерода, чем в углеродистых сталях.

Классификация по структуре после охлаждения на воздухе

Исходя из структуры, получаемой после охлаждения на спокойном воздухе образцов небольшой толщины, можно выделить три основных класса сталей:

1) перлитный;

2) мартенситный;

3) аустенитный.

а	б
в
Рисунок 1 – Диаграммы изотермического распада аустенита

Стали перлитного класса характеризуются относительно малым содержанием легирующих элементов, мартенситного – более значительным и, наконец, аустенитного – высоким содержанием легирующих элементов. Получение этих классов стали обусловлено тем, что по мере увеличения содержания легирующих элементов устойчивость аустенита в перлитной области возрастает, а температурная область мартенситного превращения понижается.

На рисунке 1 приведены схемы диаграмм изотермического распада аустенита для сталей трех классов: а) перлитного, б) мартенситного, в) аустенитного.

Для легированных сталей перлитного класса кривая скорости охлаждения на воздухе будет пересекать область перлитного распада, и будут получаться структуры – перлит, сорбит, тростит (рисунок 1а). У сталей мартенситного класса область перлитного распада сдвинута вправо. Поэтому аустенит здесь переохлаждается без распада до температур мартенситного превращения (рисунок 1б). Если мартенситное превращение протекает в области отрицательных температур, то сталь, охлажденная до комнатной температуры, сохраняет аустенитное состояние (рисунок 1в).