§ 4 . Вторичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов.

Вторичная кристаллизация сталей.

Q

Q

При понижении температуры в сплавах происходит уменьшение рас­творимости углерода в Feи полиморфные превращения железа.

Сплавы, содержащие 0,02% Сназываюттехническим железом. Эти сплавы испытывают при охлаждении полиморфное превращение. Это превращение протекает в интервале температур между линиямиGSиGP. При этом по границам зерен аустенита образуются зародыши феррита, которые растут, поглощая зерна аустенита.

Ниже линии GPсуществует только феррит. При дальнейшем медленном охлаждении до температур линии РQиз феррита выделяется цементит третичный, т. к. растворимость углерода в феррите уменьшается. Третичный цементит, выделяясь по границам зерен феррита, резко снижает его пластичность. Под микроскопом третичный цементит обычно не определяется.

Сплав содержащий 0,8% С, по достижении температуры 727ºСпретерпевает эвтектоидное превращение. Аустенит, имеющий при этой температуре концентрацию 0,8% С распадается с образованием механи­ческой эвтектоидной смеси, которая называетсяперлитом.

Это превращение протекает при постоянной температуре 727ºС, которая обозначается А₁(Ас₁и Аr₁).

Образовавшийся перлит чаще имеет пластинчатое строение, т. е. состоит из чередующихся пластинок Ф и Ц_II. Под микроскопом перлит имеет серый цвет. При специальной термообработке он может быть зернистым. Сталь с содержанием углерода 0,8%, наз.эвтектоидной.

Стали с содержанием углерода от 0,02% до 0,8% наз. доэвтектоидными. Стали после окончания первичной кристаллизации имеют структуру аусте­нит.

По достижении температур линии GS(А₃) по границам зерен аустенита образуются зародыши феррита, которые растут, превращаясь в зерна. Количество аустенита уменьшается, а содержание углерода в нем увеличивается по линииGS. При достижении температуры 727ºС аустенит приобретает эвтектоидный состав 0,8% С и происходит эвтектоидное превращение аустенита в перлит, т. е. в феррито-цементитную смесь. В результате доэвтектоидные стали будут иметь структуру феррит + перлит. Фазовый состав Ф +Ц_II.

Стали, с содержанием углерода от 0,8% до 2,14%, наз. заэвтектоидными. Выше линииSE(Асm) они имеют структуру аустенит. По линииSEрастворимость углерода в аустените уменьшается, поэтому избыточный углерод выделяется в видецементита, который наз.вторичнымт. к. выпадает из твёрдого раствора. При достижении температуры А₁=727º концентрация углерода в А становится эвтектоидной и аустенит превращается в перлит. Сплавы приобретают структуру П + Ц_II. Цементит располагается в виде сетки по границам зерен перлита, что делает сталь хрупкой.

Вторичная кристаллизация чугунов.

В доэвтектических чугунах (2,14…4,3% С) при понижении температуры вследствие уменьшения растворимости углерода в аустените (SE) происходит частичный распад аустенита, как первичных его кристаллов, выделившихся из жидкости, так и аустенита входящего в ледебурит. Этот распад заключается в выделении кристаллов вторичного цементита и уменьшения содержания углерода в аустените. При достижении А₁=727º аустенит имеет 0,8% С и превращается в перлит. В результате доэвтектические чугуны будут иметь структуру П + Ц_II+ Л(П + Ц₁). Чем больше в чугуне углерода, тем больше ледебурита и меньше перлита.

Эвтектический чугун (4,3% С)при температуре 727ºС претерпевает эвтектоидное превращение АП и состоит изледебурита (П + Ц _I). Заєвтектические чугуны (4,3…6,67% С)при температуре 727ºС также притерпевают эвтектоидное превращение АП в составе ледебурита. В результате эти чугуны будут иметь структуру ледебурита (П + Ц _I)и вытянутых пластин первичного цементита.

Таким образом, железоуглеродистые сплавы после окончания кристаллизации будут иметь различную структуру, но фазовый состав их будет одинаковый – феррит и цементит.