16. Структурні стани залізовуглецевих сплавів: визначення, властивості.

(малюнок такий, як у питанні №17)

В діаграмі крайня ліва ордината за відсутності вуглецю (С=0% відповідає чистому залізу, а крайня права при С-6,67% - цементіту. Необхідно мати на увазі, що в железоуглеродістих сплавах при охолоджуванні вуглець частіше виділяється не в чистому вигляді, а у вигляді цементіта, тому вісь абсцис обмежена чистим цементітом, вміст вуглецю в якому рівний 6,67% .

Діаграма железоуглеродістих сплавів отримана на підставі дослідження структур сплавів при повільному охолоджуванні (рівноважний стан). Така діаграма дозволяє знаходити нові різновиди структур сталей, що визначають задані властивості металу. Лінію АСО діаграми називають лінією ліквідуса; вище за цю лінію сплави знаходяться в рідкому стані. Коли температура сплаву відповідає лінії АС, починається процес кристалізації аустеніту, а на лінії З - цементіта. Лінію АВЕСР називають лінією солідуса, оскільки вона відповідає моменту повного затвердіння сплаву. Залежно від температури і змісту вуглецю железоуглеродістиє сплави містять наступні структурні складові: аустеніт - твердий розчин вуглецю в гамма-железе. Сталь, що має структуру аустеніту, немагнітна і володіє великою пластичністю; кристали аустеніту і рідкий сплав знаходяться нижчим за лінію ВС; ферит - твердий розчин вуглецю в альфа-железе. Він характеризується незначною твердістю, невисокою міцністю, але великою пластичністю; лінія GS діаграми показує температури почала виділення фериту з аустеніту; цементіт - хімічна сполука заліза з вуглецем (карбід заліза Fе3С); він вельми твердий і крихкий. Сплав цементіта і рідкого сплаву знаходиться нижчим за лінію З; перлит - механічна суміш фериту і цементіта - продукт розпаду поволі охолоджуваного аустеніту при 723 градусах і змісті вуглецю 0,83%; ледебуріт - механічна суміш аустеніту і цементіта (евтектика) при температурі 1120 градусів і змісті вуглецю 4,3%; графить - вільний вуглець в основній масі металу у вигляді пластинок або зерен.

17. Структурні складові на діаграмі стану Fe-Fe3C

При охолодженні цього сплаву відбуваються наступні перетво­рення.

До точки 1 ніякі перетворення не протікають, тільки понижується температура рідкої фази. (С=2-1+1=2). В точці 1 починається кристалізація аустеніту, яка протікає в інтервалі температур від точки 1 до точки 2. В процесі кристалізації в розплаві утворюються зародки і ростуть кристали аустеніту, перетворюючись в зерна на останньому етапі. Нижче точки 1 сплав складається із рідкої фази і аустеніту. (С=2+1-2=1). Закінчується кристалізація аустеніту в точці 2. Від точки 2 до точки 3 відбувається лише пониження темпе­ратури аустеніту. (С=2+1-1=2).

В точці 3 починається перекристалізація аустеніту у ферит. На межах зерен аустеніту утворюються зародки фери­ту, які ростуть, перетворюючись у зерна. Кількість аустеніту зменшується, а кількість в ньому вуглецю зростає за рахунок того, що ферит може розчинити в собі лише 0,02%С при 727^оС, а тому витісняється з α-Fe надлишок вуглецю, який переходить в аустеніт підвищуючи його концентрацію. Критичну точку 3 позначають А₃.

При досягненні температури 727^оС (критична точка А₁) вміст вуглецю в аустеніті досягає 0,83%. Аустеніт, який має евтектоїдну концентрацію, розпадається з одночасним виділенням із нього фериту і цементиту, які утворюють механічну суміш – перліт.

А_0,83%С→Ф_0,02%С+Fe₃C

Евтектоїдне пертворення протікає при постійній температурі 727^оС. При наявності трьох фаз (при цій температурі): ферит (0,02%С), цементит (6,67%С) і аустеніт (0,83%С) – система нонваріантна. (С=2+1-3=0). На кривій охолодження це відмічається горизонтальною лінією 4-4´. Після перекристалізації (нижче лінії 4-4´) сплав має структуру Ф+П.

Від лінії 4-4´ до кімнатної температури знову ніяких перетво­рень не протікає, а лише знижується температура сплаву з феритоперлітною структурою. В цьому інтервалі температур сплав має двофазну структуру – Ф+(Ф+Ц).

(С=2+1-2=1). Залізовуглецевий сплав, який містить 0,55%С – це доевтектоїдна сталь. Від нормальної температури до температури 727^оС має феритно-перлітну структуру.