ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Фазами в сплавах заліза з вуглецем є : рідкий розчин, тверді розчини ферит і аустеніт, а також цементит і графіт.

Загрузка...

Ферит (Ф) - твердий розчин впровадження вуглецю в a-залізі. Має ОЦК-гратку, розчинність вуглецю в якій мала. Розрізняють низькотемпературний a-ферит, з розчинністю С до 0,02% і високотемпературний d-ферит, з питомою розчинністю С до 0,1%. Атом вуглецю розташовується в гратці фериту в центрі грані куба, а також у вакансіях, на дислокаціях. Це м’яка, пластична фаза. Нелегований ферит має такі механічні властивості: sв=-25 30 кгс/мм2; d=50%; Y=80%; aн=25кгс/см2; НВ=80 90 кгс/мм2.

Ферит є магнітним і пластичним, має зернисту будову. Під мікроскопом виявляється у вигляді світлих поліедричних зерен. Аустеніт(А) - твердий розчин впровадження вуглецю в g-залізі. Має ГЦК-гратку. Питома розчинність вуглецю в g- залізі - 2,14% (при Т=1147оС). Аустеніт не має магнітних властивостей, твердість аустеніту НВ=100 220 кгс/мм2.

Цементит (Ц) (карбід заліза) - хімічна сполука заліза з вуглецем (Fe3C). В цементиті 6,67% вуглецю - інше залізо. Має складну ромбічну гратку з щільним упакуванням атомів. Цементит твердий (НВ=800 кгс/мм2), НRС 70 і крихкий. Тпл.=1550°С. До температури 210°С цементит феромагнітний. Цементит метастабільна фаза. В умовах рівноваги в сплавах з високим вмістом вуглецю утворюється графіт.

Графіт - вуглець у вільному стані. Графіт має гексагональну шарову кристалічну гратку (а =1,42Å, с=3,40Å). Графіт є електропровідний, хімічно стійкий, маломіцний, м’який (НВ=3кгс/мм2). Структурні складові - ледебурит і перліт - не однорідні і являють собою механічні суміші (евтектика та евтектоїд).

Ледебурит - евтектична суміш аустеніту і цементиту. Утворюється в процесі первинної кристалізації при Т=1147°С, мінімальній температурі кристалізації для сплавів Fe-C. Ледебурит містить 4,3% С. При температурі нижче 727°С складається з перліту і цементиту, НВ=700 кгс/мм2.

Перліт - (евтектоїд) - механічна суміш фериту й цементиту. Перліт містить 0,8% С, утворюється при температурі 727°С в процесі розпаду аустеніту:

 

 

Feg(C) → Feα(C) + Fe3C

↑ ↑ ↑

аустеніт ферит цементит

 

 

В залежності від форми частинок цементиту розрізняють перліт пластинчастий і зернистий.

Лінія АВСД – лінія ліквідус. Вище лінії ліквідус сплави знаходяться в рідкому стані та утворюють одну фазу - рідкий розчин. Лінія АНIECF - солідус: вище цієї лінії сплави існують у двохфазному твердо-рідкому стані, поряд з рідким розчином в них присутній аустеніт (область ІІ) або первинний цементит (область III). У сплавах із вмістом вуглецю менше 2,14% після первинної кристалізації утворюється тільки одна фаза - твердий розчин впровадження вуглецю в γ-Fe - аустеніт (область ІV). На лінії ECF, яка відповідає сталий температурі 1147оС із сплаву вмістом 4,3% С, будуть виділятися одночасно аустеніт і цементит, утворюючи евтектику (ледебурит). Після первинної кристалізації в сплавах із вмістом С > 2% утвориться евтектична суміш ледебуриту з надлишковим аустенітом (область VII) або надлишковим первинним цементитом (область ХII). При подальшому охолодженні в області 7 з аустеніту виділяється цементит вторинний.

У сплавах зі вмістом С< 0,5% при високих температурах, коли залізо існує у вигляді Feδ, процес первинної кристалізації протікає з перитектичним перетворенням. Залізо при температурах, які лежать між точками А(плавлення) і відповідною точкою А4 ,існує у вигляді Feδ. В області АHN існує одна фаза - твердий розчин вуглецю в Feδ. Розчинність вуглецю в Feδ невелика і складає 0,1% при температурі 1499°С (точка Н).

 
 

 

 
 

Діаграма стану залізо-цементит

 

Виділення δ - твердого розчину з рідкого відбувається по лінії АВ в області АНВ. Існують дві фази: рідкий розчин і твердий розчин. При температурі, що відповідає горизонтальній лінії НIВ(1499оС), у сплавах з концентрацією вуглецю від 0,1 до 0,5% протікають перитектичні перетворення, коли розплав, реагуючи з δ-твердим розчином, утворює γ-твердий розчин, в області NНI існують обидва твердих розчини – δ і γ. Через те, що перитектичні перетворення протікають у сплавах Fe-Fe3C при високих температурах і у малому інтервалі концентрації вуглецю, практичного значення вони не мають.

Вторинна кристалізація.

У сплавах Fe-Fe3C у твердому стані протікають алотропічні перетворення Feγ і Feα і розпад твердих розчинів γ і α, обумовлений зміною розчинності вуглецю в залізі γ при пониженні температури. Feγ при 9110С (точка G перетворюється в Feα-модификацію, яка розчиняє С в незначній кількості 0,02% при 727оС). У зв'язку з алотропічним перетворенням, утворений при первинній кристалізації аустеніт нижче лінії РSК існувати не може і при повільному охолодженні розпадається на евтектоїдну суміш (перліт). Виділення фериту відбувається по лінії GS, а вторинного цементиту по лінії SE. Лінія GS є геометричним місцем точок Ас3 при нагріванні й А23 - при охолодженні, а лінія SE - геометричним місцем точок, що відповідають виділенню з аустеніту вторинного цементиту. Він позначається як Аст. Закінчення алотропічного перетворення Feγ в Feα і розпад твердого розчину γ в усіх сплавах (як сталях, так і в чавунах) спостерігається при одній температурі 727оС; точку, що відповідає цій температурі, позначають А1 (Ас1 - при нагріванні і А21 - при охолодженні). Нижче кривої РQ (область IX) відбувається розпад α-твердого розчину з виділенням з нього третинного цементиту.

 

 

I - рідкий розчин; II - рідкий розчин + аустеніт;

III - рідкий розчин + цементитI; IV - аустеніт;

V - аустеніт + ферит; VI - аустеніт + цементитII;

VII - ледебурит + аустеніт +цем-тII; VIII – ферит;

IIX - ферит + цементитIII; X - ферит + перліт;

XI - перліт + цементитII; XII - лед-рит/перліт + цем-т/ перліт +цем.II

XIII - ледебурит + цементитI; XIV - лед-рит/перліт + цементит/цем.I

 

В залежності від вмісту вуглецю і мікроструктури, при кімнатній температурі сплави по діаграмі підрозділяють на дві групи: сталі та чавуни. Сплави зі вмістом вуглецю до 2,14% (немає ледебуриту) називають сталями, а зі вмістом вуглецю понад 2,14% (у структурі - ледебурит) - чавунами.

В залежності від концентрації вуглецю та структури, сталі й чавуни поділяють на:

-доевтектоідні сталі (до 0,8% С) - структура ферит +перліт;

-евтектоідну сталь (0,8% С) - структура перліт;

-заевтектоідні сталі (більше 0,8% і до 2,14% С) - структура перліт + цементит вторинний;

-доевтектичні чавуни (2,14 4,3% С) - структура ледебурит/перліт + цементит/ + перліт + цементит вторинний;

- евтектичний чавун (4,3% С) - структура ледебурит;

- заевтектичні чавуни (більше 4,3 і до 6,67% С) - структура ледебурит/перліт + цементит/ + цементит первинний;.

Розглянута діаграма стану Fe-Fe3C не є рівноважною (є метастабільною), тому що отримана в умовах швидкого охолодження. Якщо залізовуглецеві сплави піддавати дуже повільному охолодженню чи вводити в них кремній та інші елементи, що сприяють графітизації, то замість цементиту може бути отримано вуглець у вільному стані у вигляді графіту, що є продуктом розпаду цементиту по реакції Fe3C=3Fe+C чи виділяється безпосередньо з рідкого розчину.

Діаграма стану сплавів залізо-графіт зображується пунктирними лініями. Лінії діаграм Fe-Fe3C і залізо-графіт не співпадають тому, що при всіх температурах межа розчинності графіту в залізі менша, ніж цементиту. Евтектична (1152о С) та евтектоідна температура в системі графіт вище, ніж у системі Fe-Fe3C. Діаграма стану залізо-графіт - рівноважна (стабільна). За нею вивчають сірі чавуни, структурною ознакою яких є наявність графіту, що виділяється на структурній основі. На практиці системи Fe-Fe3C і залізо-графіт зустрічаються разом, наприклад, сірий чавун, структура якого містить і графіт, і цементит, і перліт.

Діаграма стану залізовуглецевих сплавів – найважливіша діаграма в металознавстві і має велике практичне значення. Вона може бути використана при визначенні температур плавлення та кристалізації сталі і чавунів у ливарній справі, температурних інтервалів гарячої обробки сталі тиском, а також температур нагрівання сталі при різних видах хімічної і хіміко-термічної обробки.

А - 210 °С Магнітне перетворення Fe3C А3 - GS

А1- 727 °С Перлітне перетворення A4 - 1400°С

А2- 763 °С Магнітне перетворення Fe Aст - SE

 

 

Загрузка...

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти