Тема1.6Железоуглеродистые сплавы. Диаграмма Fe- Fe3c.

^{К железоуглеродистым сплавам относятся– сталь и чугун. Основными компонентами является железо и углерод.}

^{Углерод может находиться в двух состояниях:}

^{-в виде графита (образуется при медленном охлаждений).}

^{-в виде цементита (образуется при обычной скорости охлаждения).}

^{Рассмотрим диаграмму Fe-Fe}₃^C.

^{Основные линии и точки диаграммы Fe- Fe}₃^C.

^{А СД - ликвидус (начало первичной кристаллизаций).}

^{АЕСF - солидус (конец первичной кристаллизаций).}

^{Точка С – эвтектическая ,С= 4,3%; Т=1147 С˚, в ней образуется механическая смесь (А+Ц) эвтектика – ледебурит.}

^{ЕСF – линия эвтектического превращения.}

^{Точка E – делит диаграмму на стали и чугуны (углерода <2,14 – стали), (углерода >2,14 – чугуны).}

^{GSE – начало второй кристаллизации.}

^{PSK - конец вторичной кристаллизаций. линия эвтектоидного превращения}

^{Точка S – эвтектоидная ,в ней образуется механическая смесь С=0,8%, Т=727,(Ф+Ц) – эвтектоида – перлит.}

^{1)Углерод в природе встречается в виде двух модификаций в форме алмаза, имеющего сложную кубическую решетку, и в форме графита, имеющего простую гексагональную решетку γ=2,25 г/см3При Т= 20 °С σ}_в ^{= 20 МПа; при 2500 °С σ}_в ^{до 40 МПа. При нагреве примерно до 3650 начинается сублимация .}

^{2)Чистое железо-серебристо-светлый металлТ}_пл^{=15390 Мех.св-ва:}

^{80 НВ σ}_в ^{= 250 МПа σ}_0,2^{=120 МПа δ =50%ψ=80%}

^{Железо и углерод между собой образуют следующие структуры:}

^{3)Феррит — твердый раствор углерода в Fe}_α^{-мягкая, пластичная и недостаточно прочная структурная составляющая. обладает магнитными свойствами (до температуры 768°С). ПриТ=200С=0,006%,при Т=7270С=0,02%}

^{Мех.св-ва: δ =30%50—80 НВ σ}_в ^{= 300 МПа ПриТ=1401 образуется δ- ферритС=0,1%.}

^{4) Аустенит - твердый раствор углерода Fe}_γ ^{При Т=727 С=0,8% ,приТ=1147° С=2,14%.С При температурах ниже 1147°С растворимость С в Fe}_γ ^{постепенно уменьшается, а избыточный углерод выделяется в виде цементита. Мех.св-ва: δ =40—50%.,180.НВ, немагнитен}

^{5)Цементит (Fe}₃^{C)—химическое соединение железа с углеродом}

^{С=6,67% Твердый 800 НВ, хрупкий. Цементит слабо магнитен, а при температурах выше 215°С — немагнитен.}

^{Аустенит феррит и цементит между собой не взаимодействуют и не растворяются т.е.образуют механические смеси}

^{6) Перлит-механическая смесь феррита с цементитом.Образуется из аустенита при Т=7270 содержит С=0,8% Механические свойства перлита зависят от формы цементита. У пластинчатого перлита 180—200 НВ, σ}_в ^{— 800 МПа (80 кгс/мм2), δ=10—12%. У зернистого перлита прочность и твердость несколько ниже, а пластические свойства выше.}

^{7) Ледебурит-. механическая смесь зерен аустенита и цементита. Ледебурит содержит 4,3% углерода. Он образуется при температуре 1147°С.из жидкой фазы При температуре 727°С аустенит превращается в перлит. При температурах ниже 727"С (вплоть до комнатной) ледебурит представляет собои механическую смесь перлита и цементита. Ледебурит отличается большой твердостью (550 НВ) и хрупкостью.}

Кристаллизация чугунов.

^{Если чугун содержит углерода С=4,3%- эвтектический}

^{2,14%<С<4,3%-доэвтектический}

^{С>4,3% -заэвтектический.}

^{1)Кристаллизация эвтектического чугуна С=4,3%}

^{Начинается и заканчивается в точке С, где образуется механическая смесь (А+Ц) - эвтектика – ледебурит: Ж.С}_4,3^→А_2,14^+Ц_э

^{При понижении температуры от 1147 до 727 0С предельная концентрация углерода в аустените уменьшается в соответствии с линией ЕS от 2,14 до 0,8% .В этом температурном интервале аустенит обедняется углеродом и образуется высокоуглеродистая фаза-цементит вторичный :Л(А}_0,8^+Ц_ii^+Ц_э⁾

^{При 7270С происходит эвтектоидное певращение аустенита: А}_0,8^{→П (Ф}_0,025^+Ц)

^{Ниже 7270С эвтектический чугун состоит :Л(П+Ц)}

^{2)Кристаллизация заэвтектического чугуна.С=5%}

^{Точка 1: Ж.С}₅^{→: Ж С}_4,3 ^+Ц_I

^{Точка 2: Ж С}_4,3 ^→:Л(А_2,14^+Ц_э)

^{При понижении температуры от 1147 до 727 0Спроцессы проходят аналогично эвтектическому чугуну}

^{Ниже 7270С заэвтектический чугун состоит :Ц}_I^{+ Л(П+Ц)}

^{3)Кристаллизация доэвтектического чугуна.С=3,5%}

^{Точка 1: : Ж.С}_3,5^{→: Ж.С}_4,3^+А_0,8

^{Концентрация углерода в жидкой фазе меняется по линии ВС с 3,5%до4,3%}

^{Точка 2 : Ж.С}_4,3^→Л(А_2,14^+Ц_э⁾

^{Структурачугуна:А+ Л(А}_2,14^+Ц_э⁾

^{При понижении температуры от 1147 до 727 0Спроцессы проходят аналогично эвтектическому чугуну}

^{Структурачугуна: А}_0,8^+Ц_ii^+Л(А_0,8^+Ц_ii^+Ц_э⁾

^{При 7270С происходит эвтектоидное певращение аустенита: А}_0,8^{→П (Ф}_0,025^+Ц)

^{Ниже 7270С доэвтектический чугун состоит :П+ Ц}_ii ^+Л(П+Ц)