Доэвтектоидная сталь

1. Доэвтектоидная  сталь

     доэвтектоидная  сталь [hypoeutectic steel] — сталь  с содержанием  С менее эвтектоидной концентрации (< 0,8 %), имеющая в структуре избыточный феррит. Структура стали, образ, в  результате распада аустенита при  охлаждении, состоит из феррита и феррито-цементита  смеси (перлита), дисперсность которой зависит от степени переохлаждения , и по мере снижения температуры превращение  имеет все большую дисперсность (зернистый  перлит, пластичный перлит, сорбит, тро-остит). Кол-во феррита и перлита зависит от содержания С в стали, при содержании < 0,02 % С структура сост. из одного феррита, при содержании  0,8 % С — из одного перлита. Большинство легированных элементов (Si, Mn, Cr, W) сдвиг, точку эвтектоидного  превращения (на диаграмме Fe— С) в сторону  меньшего  содержания С. Для доэвтектоидной стали можно применять как отжиг 1 рода, так и  отжиг 2 рода. Из отжигов 1 рода для стали применяют отжиг на рекристаллизацию (применяют для малоуглеродистой стали, то есть содержании с менее от 0,25%). Эта сталь предназначена для холодной штамповки. При деформации в ней возникает упрочнение, то есть наклеп, который снимается отжигом на рекристаллизацию.  

1.       Рекристаллизационный отжиг проходит при температурах 680⁰С, время отжига 4-12 часов.2.       Отжиг на снятие внутренних напряжений. Этот вид отжига применяется для устранения внутренних напряжений, которые возникают в процессах резки, сварки, шлифования. Снятие внутренних напряжений происходит за счет процессов возврата. Продолжительность и температура такого отжига зависит от вида напряжений, от размеров деталей, химического состава стали (до 600⁰С), 2-12 часов. Большинство конструкционных деталей изготавливается из средне- и высокоуглеродистых сталей. Температура рекристаллизационного отжига таких сталей практически совпадает с температурой т. А₁, поэтому в большинстве случаев для изменения структуры и свойств стали применяют отжиг 2 рода. Для доэвтектоидной стали в основном применяют полный отжиг. При таком отжиге происходит полная смена структуры стали, что позволяет устранить все дефекты, вызванные холодной деформацией, сваркой, резкой и так далее. Отжиг 2 рода для доэвтектоидной стали принято разделять на 4 вида:

1. полный отжиг
2. изотермический отжиг
3. нормализация
4. патентирование

 
 

Примеры доэвтектоидной стали:

Сталь 2сп

Документ: ГОСТ 380-94

2. КОВКИЙ ЧУГУН

  Ковкий  чугун получают графитизирующим отжигом белого чугуна определенного состава по содержанию основных элементов и примесей.

  В зависимости от режима термической  обработки структура ковкого  чугуна может состоять из феррита + углерод отжига, перлита или других продуктов распада аустенита (сорбита, троостита, игольчатого троостита, мартенсита и т.п.) + углерод отжига.

  Ковкий  чугун, полученный путем обезуглероживающего  отжига, со структурой феррита в  поверхностном слое и перлита + углерод  отжига в сердцевине сечений отливки, в настоящее время утратил  промышленное значение и не рассматривается.

  Графитизация  белого чугуна происходит при специальной термической обработке - отжиге.

  Для получения ферритного и перлитного ковкого чугуна отжиг отливок  ведут в нейтральной среде; основным процессом является графитизация, а  обезуглероживание имеет ограниченные размеры и происходит попутно.

  При отжиге отливок в защитной атмосфере  наружный обезуглероженный и следующий  за ним слой со структурой перлита  отсутствует.

  Свойства  ферритного ковкого чугуна зависят  от содержания углерода и кремния.

  При конструировании рекомендуется  ограничивать размеры сечений в отливках при плавке двойным процессом вагранка - электропечь - 30-40 мм, при плавке в вагранке - 20-30 мм. При модифицировании исходного белого чугуна присадками теллура и особенно магния максимальный размер сечений отливок может быть значительно увеличен - до 100-120 мм.

  Минимальная толщина сечений отливок из ковкого  чугуна в зависимости от их конфигурации и состава чугуна принимается  в пределах 2,5-8 мм.

  Усадка  белого чугуна зависит от содержания в нем углерода.

  В таблице 1 приведены размеры объемной усадки стали, белого и серого чугуна при перегреве расплавленного сплава на 100^оС, в таблице 2 - величина линейной усадки в твердом состоянии.

  Вследствие  большего модуля упругости и меньшей  теплопроводности величина напряжений в отливках белого чугуна значительно  выше, чем в отливках серого чугуна, а вследствие меньшей прочности  и теплопроводности - больше, чем в стальных отливках. Поэтому при проектировании следует предпочитать конструкции со свободной усадкой и избегать резких переходов между различными сечениями отливки, вызывающих концентрацию напряжений и пониженную усталостную прочность.

  Таблица 1. Объемная усадка в %

  * В зависимости  от содержания  углерода

  Таблица 2. Линейная усадка в %

  Остаточные  напряжения в отливках из ковкого  чугуна вследствие длительной термической  обработки значительно меньше, чем  в отливках из стали и серого чугуна, и не превышают 0,5 кГ/мм².

  При термической обработке отливки ковкого чугуна увеличиваются в объеме в зависимости от содержания углерода (примерно на 50% от величины усадки).

  Сопротивление статистическими  нагрузками. Механические свойства ковкого чугуна зависят от свойств основной металлической массы, принимающей на себя почти все силовое поле и в меньшей мере ослабленной включениями графита по сравнению с серым чугуном. Прочность графита очень мала, и площадь его включений обычно исключается при расчетах (таблице 3)

  Таблица 3. Влияние включений графита на силовое поле в чугуне

 

  Главное преимущество ковкого чугуна по сравнению  с серым заключается в его  пластичности. Диаграммы деформацией  при растяжении образцов различных  сортов ковкого чугуна характеризуют  его упругие и пластические свойства. Так как область текучести незначительна, при испытаниях ковкого чугуна определяют условный предел текучести σ_0,2.

  Общая зависимость предела прочности  при растяжении σ_в от относительного удлинения δ ковкого чугуна различна для его отдельных сортов.

  Для ферритного ковкого чугуна увеличение σ_в всегда связанно с увеличением пластичности. Предела пропорциональности изменяется с изменением величины предела прочности при растяжении; соотношение этих величин

σ_пц / σ_в = 0,65 / 0,75

  В соответствии с малой изменяемостью  структурных составляющих ферритного ковкого чугуна - графита и феррита - механические его свойства могут быть надежно улучшены главным образом снижением содержания углерода и практически не зависят от изменений величины включений графита.

  Таблица 4. Марки и механические свойства ковкого чугуна

  * С согласия заказчика  допускается понижение  относительного удлинения  на 3%.

  По  ГОСТ 1215-59 ковкий чугун подразделяется по маркам (таблица 4)

  Перлитный ковкий чугун является одним из прочных  сортов чугуна и по структурному составу  и механическими свойствами близко подходит к стали; с увеличением  σ^в относительное удлинение снижается.

  Количество  связанного углерода в перлитном ковком чугуне изменяется в пределах 0,3-0,8% в зависимости от температуры нормализации, скорости охлаждения и условий термической обработки области эвтектоидных превращений.

  Эти факторы определяют и структуру  основной металлической массы перлитного ковкого чугуна, которая может меняется от пластинчатого и зернистого перлита до сорбита, мартенсита, а в некоторых случаях и с дисперсными включениями цементита.