Darbo tikslas
Susipažinti su atkaitintų anglinių plienų mikrostruktūromis. Išmokti analizuoti anglinių plienų mikrostruktūrą ir savybės. Paskaičiuoti pagal struktūrą anglies kiekį pliene.
Bendros teorinės žinios
Angliniais plienais vadinami geležies-anglies lydimai, turintys iki 2,14 % C. Be geležies ir anglies plienuose visada būna nedideli kiekiai Si, Mn, Cr, Ni, S, P ir kitų priemaišų. Atkaitintų anglinių plienu mikrostruktūras bei jų kitimą kintant temperatūrai, parodo Fe - C lydinių būsenos diagramą. Ši diagrama apima geležies ir anglies lydimus, turinčius nuo O iki 6,67 % C.
Geležis - blizgantis, pilkšvas, tąsus ir kalus metalas. Jis gana sunkus - 7,87 g/cm3 . Lydimosi temperatūra 1539° C. Yra geležies dviejų pagrindinių alotropinių atmainų: a Fe - turi kubinę centruotojo tūrio gardelę iki 911 C temperatūroje ir aukštesnėje kaip 1392 C temperatūroje, ir y Fe - kubinę centruotojo paviršiaus gardelę temperatūroje nuo 911° C iki 1392° C. Iki 769° C (geležies Kiuri taškas ) geležis magnetinė. Nemagnetinė a Fe atmaina (nuo 769° C iki 911° C ) kartais žymima ß Fe. Aukšta temperaturinė α Fe (nuo 1392° C iki 1539° C ) žymima δ Fe. Geležies mechaninės sąvybes priklauso nuo jos grynumo. Techniškai grynoje geležyje yra iki 0,1% priemaišų ( C iki 0,01% ). Tokios geležies kietumas apie 80 HB, tempimo stiprumo riba apie 250 MPa, santykinis pailgėjimas apie 50%.
Anglis - nemetalas. Pagrindinė stabili kristalinė atmaina - grafitas. Išlydyta geležis su anglimi sudaro vienalytį skystąjį tirpalą, kuriam kristalizuojantis gali susidaryti keturios fazės: anglies kietieji įterpimo tirpalai geležyje (austenitas ir feritas), cheminis junginys Fe3C (cementitas) ir struktūriškai laisvas grafitas (būdingas ketui).
Austenitas - anglies kietasis tirpalas γ geležyje (turi KCP gardelę). Žemesnėje temperatūroje lėtai aušinamas austenitas skyla į kitas fazes. Austenitas plastiškas, žemos takumo ribos, vidutinio kietumo 160 - 180 HB, paramagnetinis. Jis gali susidaryti kristalizuojantis skystajam tirpalui, taip pat alotropiškai keičiantis geležies gardelei jau sukietėjusiame metale.
Feritas - anglies kietasis įterpimo tirpalas α geležyje (KCT gardelė). Yra trys ferito atmainos: aukštatemperatūris, nemagnetinis ir magnetinis. Jos atitinkamai žymimos δ Fe (C), β Fe (C) ir α Fe (C). Pagrindinė ferito atmaina susidaro austenitui alotropiškai keičiantis 911-727°C temperatūroje. Feritas - minkšta plastiška fazė. Jos tempimo stiprumo riba apie 250 MPa, kietumas apie 80-100 HB, santykinis pailgėjimas apie 40-50%, smūginis tąsumas apie 2,5 MJ/m2.
Perlitas - eutektoidinys ferito ir cementito mišinys, pusiausvyros sąlygose turi 0,8% C (0,765% C), susidaro auštant austenitui temperatūroje žemesnėje nei 727° C. Perlito mechaninės savybės priklauso nuo ji sudarančių ferito ir cementito plokštelių storio. Normalaus storio ( 0,5 - 1,0 mikrometro) plokštelių perlito, kuris susidaro lėtai aušinant, kietumas 180 -220 HB, tempimo stiprumo riba 800 - 900 MPa, santykinis pailgėjimas - iki 16%. Plokštelinis perlitas būdingas maža angliniam plienui, o grūdelinis - legiruotam plienui. Grūdelinis perlitas yra šiek tiek minkštesnis (170 HB). ...