228 подписчиков
Металлические превращения
Прежде чем рассматривать способы упрочнения сталей, следует изучить как эти стали устроены.
Для начала следует уяснить, что сталь - это совокупность нескольких химических компонентов, т.е. сплав. А именно - сплав железа и углерода. Чугун тоже сплав железа и углерода, но разница в пропорции. У стали углерода менее 2,14%, а у чугуна более.
Железо в стали, как и все металлы имеет кристаллическое строение. Для того чтобы изобразить такую решетку, достаточно нарисовать кубик и расположить в нем девять атомов: восемь — на вершинах углов и один в центре. В самом деле, вся решетка представляет собой повторение такого кубика. Решетка такого типа, когда в центре каждого кубика располагается один атом, называется объемно-центрированной. Есть разные типы кристаллических решеток, но это самый простой.
Если теперь нагреть железо, то по достижении определенной температуры (911 градусов по цельсию) произойдет перестройка атомов в более выгодное (в энергетическом отношении) положение, и образуется решетка, состоящая из кубиков с четырнадцатью атомами: восемью по вершинам углов и шестью — в центре каждой грани. Решетка такого типа называется гранецентрированной.
Причем при охлаждении, решетка перестроится обратно в первоначальную. (Должно быть занятное зрелище на микроуровне)
Если в расплавленное железо добавить небольшое количество углерода, например 1%, то при затвердевании будут образовываться кристаллы железа с гранецентрированной атомной решеткой, внутри которой располагаются атомы углерода. Вот этот углерод «запечатанный» внутри гранецентрированной решетки называется аустенит. В такую решетку, когда температура повышена может внедриться до 2,14% углерода. При снижении температуры до определенного предела атомная решетка железа перестраивается из гранецентрированной обратно в объемно-центрированную. В такую решетку может внедриться всего лишь 0,025% С. Такой «запечатанный» углерод в решетке, который называется феррит.
Внимательный читатель заметил следующий момент: при нагревании выше 911 градусов железо «впитывает» в себя больше углерода (до 2,14%), но при дальнейшем охлаждении (например до комнатной температуры), решетка перестраивается в другую, которая может содержать в себе только 0,025%. А как же заставить углерод остаться там и не исчезать из решетки, застывая? По сути, это и затрагивает тему термической обработки, о которой я хочу поговорить в следующий раз.
Youtube
Telegram
VK
2 минуты
22 июля