Адрес этой страницы' ?>

<<Предыдущая страница Оглавление книги Следующая страница>>

Определение структуры стали по диаграмме состояния с содержанием углерода более 0,8% С.

Микроструктура инструментальной углеродистой стали.

Теперь рассмотрим стали, содержащие более 0,8% С. Их применяют для изготовления разнообразного инструмента (преимущественно слесарного) и называют инструментальными.

Рис. 5. Часть диаграммы состояния железо-углерод: А — аустенит; Ф — феррит; П — перлит; Ц — цементит

Возьмем, например, образец из стали, в которой содержится 1% С. На диаграмме состояния (см. рис. 5) этому содержанию углерода соответствует точка L. Нагреем до расплавления такой образец и затем проследим за структурными превращениями, которые будут происходить при охлаждении. Когда температура будет ниже точки 1', из жидкого расплава начнут выделяться кристаллы аустенита. Затвердевание полностью закончится, когда температура станет ниже точки 2'. Теперь весь углерод, имеющийся в стали (1%), будет находиться в аустените в виде твердого раствора. С понижением температуры растворимость углерода будет снижаться, и при температуре ниже точки 3' часть углерода, которая уже не может оставаться в твердом растворе, будет выделяться в виде химического соединения — цементита. По мере выделения цементита процентное содержание углерода в остающемся еще аустените будет понижаться.

Диаграмма построена экспериментально так, что линия SE показывает уменьшение содержания углерода в аустените по мере снижения температуры. Когда температура снизится до точки 4', т. е. до линии PSK (727°С), содержание углерода в оставшемся аустените будет равно 0,8% (точка S). Теперь при дальнейшем снижении температуры из аустенита будут одновременно выделяться кристаллы феррита и цементита, и образуется структура перлита точно так же, как это было в предыдущем примере со сталью 45. Различие будет лишь в том, что в первом случае кроме перлита в структуре был еще феррит, а во втором — наряду с перлитом будет ранее выделившийся цементит. Это различие, однако, существенно сказывается на свойствах. В сталях, содержащих менее 0,8%) С, феррит, залегая между кристаллами перлита, повышает пластичность стали, снижая в то же время твердость и прочность. В сталях же, содержащих более 0,8% С, цементит, располагающийся в виде тонких прослоек по границам перлитных участков, повышает прочность и твердость, но снижает пластичность. Это обусловливает повышенную хрупкость высокоуглеродистых сталей. На рис. 8 показана структура стали, содержащей более 0,8% С.

Рис. 8. Микроструктура инструментальной углеродистой стали: светлая каемка по границам зерен — цементит; остальное — перлит

Таким образом с повышением содержания углерода в конструкционных сталях увеличивается объем, занимаемый перлитом, что повышает прочность и твердость. В инструментальных же сталях основной объем всегда занят перлитом, а с повышением содержания углерода увеличивается количество твердого, но хрупкого цементита, и это приводит к повышению твердости и хрупкости стали.

Однако в таком состоянии до проведения термической обработки сталь не обладает достаточно высокой твердостью и прочностью и потому не пригодна для изготовления ответственных деталей и инструмента. Для получения стали с наибольшей прочностью и твердостью необходима термическая обработка — закалка. Почему же после закалки сталь приобретает такие свойства? Какие превращения происходят при этом в ней? Какую структуру она приобретает после закалки? На все эти вопросы дает ответ следующая глава.