Характерные концентрационные точки

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ

ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

Метастабильная диаграмма состояния Fe - Fe ₃ C

Анализ диаграммы состояния (ДС)

ДС строится в координатах температура - содержание углерода. ДС охватывает не весь интервал концентраций углерода, не до 100%. В интервале от 0 до 30% она имеет сложный вид с четырьмя вертикалями, соответствующими образованию четырех устойчивых химических соединений (рис.1): Fe₃C, Fe₂C, FeС, FeС₂.

Рисунок 1 – Схематический вид диаграммы Fe – C

(приведена часть диаграммы до 30%С)

Диаграмму в таких случаях можно разделить на части и каждую часть анализировать отдельно. Практическое применение имеет ДС в интервалах концентраций 0 - 6,67%С, что соответствует 100% химического соединения - цементита (Fe₃C). В этом случае компонентами в системе становится железо и цементит (Fe и Fe₃С), а ДС называется диаграммой равновесия Fe - Fe₃С (железо - цементит) - рис. 2.

Характеристика ДС

1) в системе имеется устойчивое химическое соединение Fe₃С - карбид железа (цементит)

2) при содержании углерода 0% (чистое Fe) на оси ординат имеется три критических точки:

1539°С - температура плавления (затвердевания) чистого железа;

1392°С - температура полиморфного превращения;

911°С - температура полиморфного превращения.

Имеется три полиморфных модификации железа:

Fe_a (альфа железо) - имеет решетку ОЦК, период решетки а=2,88А (до 911°);

Fe_g (гамма железо) - имеет решетку ГЦК, период решетки а=3,64А (911° - 1392°);

Fe_d (дельта железо) - имеет решетку ОЦК, период решетки а=2,93А (1392° - 1539°).

Разница Fe_a и Fe_d в периоде решетки, а сама решетка одинаковая.

3) эти модификации железа образуют с углеродом ограниченные твердые растворы с переменной растворимостью, т.е. углерод растворяется в Fe_a, образуется твердый раствор углерода в Fe_a - феррит, твердый раствор углерода в Fe_g - аустенит, твердый раствор в Fe_d - d -феррит.

4) В системе имеется три нонвариантных превращений (число степеней свободы равно 0 – превращение протекает при постоянной температуре).

Линия HJB: L + d_I ® А (перитектическое превращение - ПеП)

Линия ECF: L ® эвтектика(A+Fe₃С) (эвтектическое превращение - ЭЧП)

Рисунок 2 – Диаграмма железо - цементит

Продукт эвтектического превращения - эвтектика в ДС Fe - Fe₃С называется ледебурит.

Линия PSK: А ® эвтектоид (Ф + Fe₃С) (эвтектоидное превращение - ЭДП)

Продукт ЭДП - эвтектоид, который в ДС Fe - Fe₃С называется перлит.

Смысл линий ДС

ABCD - линия ликвидус (температура начала кристаллизации, предельное насыщение жидкой фазы).

AHJECF - линия солидус (температура конца первичной кристаллизации, предельное насыщение твердых растворов).

Обе эти линии относятся к первичной кристаллизации.

Часть линии солидус ECF - линия ЭЧП.

Линии вторичной кристаллизации (превращения происходят в твердом состоянии):

Линии GS, GP, HN, NJ линии начала и конца полиморфного превращения (ПП) - линии трансус.

ES - предельная переменная растворимость углерода в аустените.

PQ - предельная переменная растворимость углерода в феррите.

GSK - верхняя температурная граница существования феррита.

GPK - нижняя температурная граница существования аустенита.

Смысл точек

Критические точки (температуры начала и конца фазового превращения) представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Критические точки

Обозначение	t,°C	Сущность превращения
Ао	210°	Точка Кюри цементита - исчезновение (появление) спонтанной намагниченности цементита (без изменения типа решетки).
А₁, (PSK)	727°	Температура перлито-аустенитного превращения.
А₂ (МО)	768°	Точка Кюри феррита.
А₃ (GS)	910° -727°	Начало перлитного превращения (начало выделения феррита избыточного из аустенита).
а₄ (NJ)	1392°-1493°	Начало полиморфного превращения: А«d-феррит
А_cm (ES)	727°-1147°	Начало выделения цементита вторичного из аустенита.
На линии ECF	1147°	Температура эвтектического превращения.

Характерные концентрационные точки

Точка Р(0,02%С) - максимальная предельная растворимость углерода в феррите.

Точка Е (2,14%С) - максимальная предельная растворимость углерода в аустените.

Эти точки делят сплавы на три группы:

до точки Р – находится техническое железо;

от точки Р до точки Е – стали (стали – сплавы железа с углеродом с содержанием углерода до 2,14%)

за точкой Е – чугуны.

В основе деления лежит структурный признак. В структуре сталей - сплавах, лежащих за точкой P, присутствует эвтектоидное превращение (линия PSK) – следовательно, появляется эвтектоид (перлит). В структуре чугунов - сплавах, лежащих за точкой S, присутствует эвтектическое превращение (линия ECF) – следовательно, появляется эвтектика (ледебурит).

Точка S (0,8%С) - эвтектоидная точка, делит стали по структуре на три группы:

0,02.. .0,8%С - доэвтектоидные стали

0,8%С - эвтектоидные стали

0,8.. .2,14%С - заэвтектоидные стали

Точка С (4,3%С) - эвтектическая точка, делит чугуны на три группы:

2,14 ...4,3%С - доэвтектические чугуны;

4,3%С - эвтектические чугуны;

4,3...6,67%С - заэвтектические чугуны.

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 113; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!