Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
19
Добавлен:
08.06.2015
Размер:
82.94 Кб
Скачать

4

Тема 6

Залізовуглецеві сплави (2 год)

План

1. Компоненти, фази і структурні складові у сплавах заліза з вуглецем.

2. Діаграма стану залізо-цементит. Області, лінії, критичні точки.

3. Структурні перетворення у сплавах Fe –C при охолодженні.

4. Класифікація сплавів Fe –C за рівноважною структурою і вмістом вуглецю

1–

Компонентами сплавів є поліморфні модифікації заліза: -Fe (1539 – 1392 оС); -Fe (1392 – 911 оС); -Fe(нижче 911 оС); вуглець. З модифікацій заліза і вуглецю утворюються тверді розчини впровадження:

1) - ферит з -Fe (макс вміст С 0,1 %);

2) аустеніт з -Fe (макс вміст С 2,14 %);

3) - феррит із -Fe (макс вміст С 0,025%).

Фази: рідкий сплав, ферит, аустеніт і цементит

Рідкий сплав (розчин) – однорідна рідина із заліза та вуглецю. існує як окрема фаза вище лінії ліквідусу, між лініями ліквідус і солідус РС у рівновазі з кристалічною фазою (феритом, аустенітом, цементитом). У твердому стані (нижче солідус)— ферит, аустеніт, цементит.

Ферит — твердий розчин С в α-залізі. Розрізняють низькотемпературний α-ферит з розчинністю 0,02 % і високотемпературний δ-ферит з межовою розчинністю 0,1 %. Ферит НВ 80-100, пластичний, має магнітні властивості, проводить тепло та електрику, решітка ОЦК.

Аустеніт — твердий розчин С в γ -залізі, ГЦК. Межова розчинність С в γ-залізі 2,14%. Аустеніт м'який (НВ 200), магнітних властивостей не має.

Цементит — хімічна сполука заліза з вуглецем — карбід заліза Fe3C з вмістом С 6,67 %. Цементит твердий НВ 800, магнітні властивості виражені слабко, погано проводить електричний струм і теплоту, кристалічна решітка складна.

Структурними складовими сплавів є механічні суміші компонентів і фаз:

- перліт – (евтектоїд) фериту і цементиту, 0,8 % С (т. S);

- ледебурит – (евтектика) аустеніту і цементиту в інтервалі 1147 – 727 оС або перліту і цементиту нижче 727 оС, 4,3 % С (т. С).

2–

Діаграма стану призначена для: а) визначення температури фазових перетворень (плавлення, кристалізації, поліморфних, розчинності фаз);

б) визначення температурних інтервалів термічної обробки та обробки металів тиском.

Стан сплавів буває агрегатний (рідкий, твердий) і фазовий (чисті метали, твердий розчин, хімічна сполука, механічна суміш фаз).

Області діаграми Fe – Fe3C (штриховими Fe – С): однофазні, двофазні, комбіновані.

Однофазні:

1) вище ABCD (ліквідус) – рідина (L);

2) AHN –  - фериту;

  1. NJESG – аустеніту;

  2. GPQ –  - фериту;

  3. LD цементиту Fe3C.

Двофазні:

  1. перліт;

  2. ледебурит.

Комбіновані – поєднання одно-і двофазних.

Лінії діаграми первинної кристалізації:

  1. частини ліквідуса:

а) АВ –початок кристалізації - фериту;

б) ВС – початок кристалізації аустеніту;

в) CDпочаток кристалізації цементиту.

2) частини солідуса:

а)АН – кінець кристалізації - фериту;

б) JE – кінець кристалізації аустеніту;

в) HJB – перитектичне перетворення суть якого в тому, що -ферит, який утворився до цієї температури, реагує з рідким сплавом, що залишився, утворюючи аустеніт:

Рв + FeH 1499 FeJ або РВ + ФH 1499 A аусJ;

г) ECF – евтектичне перетворення суть якого в тому, що рідка фаза, яка містить 4,3%С, кристалізується з утворенням механічної суміші кристалів аустеніту, містить 2,14%С, і цементиту:

Рс 1147 Е + Fe3CF або Рс 1147 АЕ + ЦI.

Інші лінії відповідають перетворенням у твердому стані:

1) NH і NJ (А4 ) – початку і кінця поліморфного перетворення заліза

Fe  Fe;

2) GS (А3) і GP – початку і кінця поліморфного перетворення заліза

Fe  Fe;

3) ES(Аст) – виділення вторинного цементиту з аустеніту (Fe3CII) за рахунок зміни розчинності вуглецю в -залізі –лінія сольвіус;

4) PQ –виділення третинного цементиту (Fe3CIII) за рахунок зміни розчинності вуглецю в - залізі;

5) PSK (А1) – евтектичне перетворення у всіх сплавах незалежно від вмісту вуглецю суть якого у перетворенні аустеніту, що містить 0,8%С, на суміш двох інших твердих фаз: -фериту з вмістом 0,02%С і цементиту:

FeS 727 FeP + Fe3Ck або Ауст  ФР + ЦII;

  1. KD існування хімічного з’єднання цементит Fe3C;

  2. MO (А2)– магнітне перетворення фериту (втрата магнітних властивостей).

Фізична сутність точок:

  • A – температура плавлення і кристалізації чистого заліза;

  • B – перитектична;

  • C – евтектична;

  • D – температура плавлення і кристалізації цементиту;

  • N і G - температури поліморфних перетворень чистого заліза;

  • H – гранична розчинність вуглецю в  - залізі;

  • E – гранична розчинність вуглецю в  - залізі;

  • S – евтектоїдна;

  • P і Q – гранична розчинність вуглецю в  - залізі;

  • M – точка Кюрі.

А1, А2, А3, А4 – умовні позначення фазових перетворень.

3–

При 1147 °С протікає евтектична реакція Рс→АЕF з утворенням евтектичної суміші аустеніту і цементиту – горизонталь ECF (ледебурит). Реакція проходить у всіх сплавах системи, що містить вуглецю понад 2,14 %.

При 727 °С протікає евтектоїдна реакція AsФр + Цк , у результаті якої утворюється перліт П(суміш фериту і цементиту) — горизонталь PSK. Евтектоїдного перетворення зазнає й аустеніт, що входить до складу ледебуриту. нижче 727°С ледебурит механічна суміш перліту і цементиту, називають ледебуритом перетворення.

Вторинна кристалізація пов'язана з поліморфним перетворенням заліза і змінною розчинністю вуглецю в - та -залізі.

Групи сплавів:

1) до 2,14%С після первинної кристалізації отримують аустенітну структуру;

2) понад 2,14%С після первинної кристалізації отримують ледебуритну структуру з надлишковими аустенітом чи цементитом або без них.

Залізовуглецеві сплави до 2,14%С сталі, понад 2,14%С – чавуни.

4–

За рівноважною структурою вуглецеві сталі поділяються на групи:

  • доевтектоїдні – 0,02 до 0,8%С, структура ферит і перліт;

  • евтектоїдні – 0,8%С, структура перліт;

  • заевтектоїдні – понад 0,8 до 2,14%С, структура перліт і цементит вторинний.

до 0,02%С технічне залізо структура ферит.

Рис.2. Мікроструктури доевтектоїдної (а), евтектоїдної (б), заевтектоїдної (в) сталей і технічного заліза (г).

За хімічним складом (вмістом С) вуглецеві сталі: низьковуглецеві (0,3%С), середньовуглецеві (0,3…0,6%С) і високовуглецеві (0,6%С).

Соседние файлы в папке ЛЕКЦІЇ Матеріалознавство