Материаловедение: Конспект лекций (Темы 1.1-2.4. Общие свойства материалов. Материалы и изделия на основе древесины), страница 22

При введении добавок марганца, хрома, никеля, получают т.н. легированный чугун, обладающий лучшими механическими свойствами.

Чугун 2 видов:

- литейный чугун (получают чугунные металлические изделия – ванны, радиаторы, чугунные трубы) - более коррозионноустойчив, чем сталь, но хрупок;

- передельный - переплавляют в сталь.

Марка чугуна содержит буквенные обозначения (СЧ -серый чугун, КЧ – ковкий чугун и.т.д) далее цифровые обозначения - предел прочности на разрыв и изгиб. Например, СЧ 180-300.

Сталь – сплав железа с углеродом при содержании углерода  менее 2%.

Выплавка стали происходит в мартеновских печах, кислородно-конверторным  (Бессмеровским) способами.

Сталь более пластична, упруга, имеет лучшие технологические свойства, легче поддается обработке, чем чугун. При производстве стали, в ней могут оставаться оксиды железа, которые делают ее хрупкой и ухудшают ее свойства. Тогда делают раскисление стали, добавляя марганец.

Fe₂O+Mn à MnO+Fe

По степени раскисления сталь бывает кипящей (кп), спокойной (раскисленная) –(сп) и полуспокойной (пс).

По содержанию углерода, сталь бывает:

-высокоуглеродистая (инструментальная) углерода 0,85-1,5%;

-низкоуглеродистая (конструкционная) углерода 0,2-0,8%.

При введении легирующих добавок: Al, Cr, Ni, Мо, получают легированную сталь. Содержание добавок 2-10%.

При маркировке стали различают

- группа А – конструкционную сталь обычного качества;

- группа В – требования по химическому составу и механическим свойствам.

А – имеет восемь марок. Ст 0….Ст7 – маркировка присваивается по группе свойств в числе которых прочность, текучесть, упругость, пластичность (табл. 9).

Таблица 9

Технические требования к маркам стали

Маркировка легированных сталей осуществляется по буквенно-цифровой системе, где сначала указывается содержание углерода в сотых долях процента, затем буква, обозначающая легирующую добавку и содержание этой добавки в %, если больше одного процента.

Например, обозначение «25ХН3А» означает содержание 0,25% - углерода, до 1 % хрома, 3% никеля, до 1% азота.

Структурные состояния системы железо-углерод и влияние их на термическую обработку стали

Структура железо-углерод может быть в виде химического соединения либо твердого раствора (эвтектика),  то есть вкрапление частиц углерода в кристаллическую решетку железа.

При различных температурах и различном содержании углерода структура системы железо-углерод имеет следующие названия и характерные им свойства.

1.  Ферритовая структура- раствор углерода в α-железе. Устойчив при содержании углерода до 1 % и температуре 768 °С. Ферритовая структура отличается невысокой прочностью σ_пч = 250 МПа, высоким относительным удлинением δ = 50% и невысокой твердостью HB = 900МПа.

2.  Аустенитовая структура – раствор углерода в γ-железе. При концентрации углерода 2 % и температуре выше 1100 °С. Твердость (НВ=2000) и прочность σ_пч = 1000 МПа в 3-5 раз больше феррита при том же относительном удлинении (δ).

3.  Цементитовая структура – химическое соединение углерода с железом. При концентрации углерода до 6 %. Цементит может образовываться при распаде аустенитовой и ферритовой структур (вторичный цементит), а может выделяться из расплава при его остывании, т.е. первичный цементит. Отличительный признак – высокая твердость сплава, около 10 раз больше феррита при низкой прочности. НВ=7500 МПа, σ_пч = 30-50 МПа