Связь между типом диаграмм и свойствами сплавов по Н.С. Курнакову
По результатам исследований академик Н. С. Курнаков установил, что механические и физические свойства сплавов зависят от рода диаграммы. Твердость HB, ударная вязкость 
, электросопротивление ρ, относительное удлинение δ при образовании механической смеси изменяется прямолинейно, при образовании твердых растворов свойства изменяются по плавным кривым, при образовании химсоединения – меняются резко, скачком (рисунок. 5.6).
Рисунок 5.6 – Связь между родом диаграммы и свойствами сплавов
5.6 Содержание отчёта
В отчёт должны быть включены: цель работы, анализ диаграмм состояния сплавов (определение диаграмм I, II, III и IУ родов и их изображения), правило фаз Гиббса и правило отрезков, выводы.
5.7 Вопросы для контроля
5.7.1 Какие виды соединений могут образовывать два компонента?
5.7.2 Назначение диаграммы состояния сплавов?
5.7.3 Что такое фаза, число степеней свободы, эвтектика?
5.7.4 Какие виды ликвации вы знаете, как её устранить?
5.7.5 Дать определение диаграмм I, II, III и IV родов. Назвать ликвидус и солидус, описать превращения в сплавах с использованием правила фаз.
6 ДИАГРАММА Fe–Fe 
C. СТРУКТУРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ
УГЛЕРОДИСТЫХ СТАЛЕЙ И БЕЛОГО ЧУГУНА
(Лабораторная работа)
6.1 Цель работы
Изучить диаграмму Fe–Fe C, проанализировать превращения, происходящие в сплавах с изменением температуры, рассмотреть их микроструктуры.
|
|
|
6.2 Задание
6.2.1 Изучить справочные данные. Ознакомиться с устройством и работой приборов, используемых в работе.
6.2.2 Провести эксперимент и занести полученные данные в таблицу 6.1.
6.2.3 Написать отчёт.
6.3 Оборудование и материалы на рабочем месте
6.3.1 Металлографический микроскоп МИМ–7.
6.3.2 Комплект микрошлифов стали и чугуна.
6.3.3 Альбомы микроструктур.
6.4 План выполнения работы:
6.4.1 Построить кривую охлаждения чистого железа, зарисовать типы кристаллических решеток при разных температурах.
6.4.2 Дать определение структурным составляющим диаграммы состояния Fe–Fe С(Ц), краткую характеристику (аустенит, перлит, феррит, цементит, ледебурит).
6.4.3 Дать определение линиям диаграммы Fe–Ц: АСД, AECF, ECF, PSК, CS .
6.4.4 На формате А4 изобразить диаграмму Fe – Ц, оставив слева место для построения трех кривых охлаждения стали, а внизу сделать три квадрата 30×40 для изображения их микроструктур.
6.4.5. Построить по критическим точкам с помощью правила фаз Гиббса кривые охлаждения стали, указать фазы на каждом участке и число степеней свободы. Описать превращения в сплавах при охлаждении (по заданию преподавателя).
6.4.6. Определить содержание углерода в стали, зная площадь, занимаемую структурными составляющими:
|
|
|
Задача 1. На шлифе 30%П + 70Ф.
Задача 2. На шлифе 95%П + 5%Ц
6.4.7 Рассмотреть под микроскопом микроструктуры сплавов и зарисовать их схемы, определить содержание углерода и марку стали. Полученные данные занести в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 – Протокол наблюдений
| № п/п | Сплав | Схема микроструктуры | Площадь структуры, состав | Расчет %С | Марка стали, химический состав |
| 1 | Технически чистое железо | ||||
| 2 | Доэвтектоидная сталь | ||||
| 3 | Эвтектоидная сталь | ||||
| 4 | Заэвтектоидная сталь |
6.4.8 Построить три кривые охлаждения белых чугунов.
6.4.9 Описать превращения, происходящие в чугунах при охлаждении и зарисовать их структуру.
6.5 Справочные данные
Сталь и чугун – сплавы железа с углеродом. Они являются основным материалом, используемым в машиностроении, в строительстве, в быту. Поведение железоуглеродистых сплавов, их фазовые, структурные превращения с изменением температуры, концентрации углерода описывает диаграмма Fe–Fe C (метастабильная диаграмма равновесия). Эта диаграмма изображается сплошными линиями, которые отражают состояние равновесия в присутствии углерода в сплавах в виде цементита (карбид железа Fe C) (рисунок 6.2). Диаграмма дана в упрощенном виде, является фрагментом диаграммы Fе–С с содержанием углерода до 6,67% и описывает сплавы, которые представляют практический интерес.
|
|
|
На основе диаграммы Fe–Ц решаются вопросы термообработки, химико–термической обработки стали, назначаются режимы обработки металлов давлением, решаются вопросы литейного производства.
Различают железоуглеродистые сплавы: сталь (содержание углерода до 2,14%С) и чугун (сплав с большим количеством углерода).
Кривая охлаждения железа
Анализируя диаграмму Fe–Ц, необходимо учитывать тот факт, что железо аллотропно (полиморфно). Полиморфизм железа заключается в том, что оно при изменении температуры имеет различное кристаллическое строение (рисунок 6.1).
Кристаллизация железа происходит при температуре 1539°С. Кристаллы имеют форму объемно–центрированного куба (ОЦК) и называются Fе δ. Координационное число – К=8.
Следующая модификация железа появляется при температуре 1392ºС. Она имеет форму гранецентрированного куба (ГЦК), немагнитна и называется Fе γ. Координационное число – KI2.
|
|
|
При температуре 910ºС решетка железа снова приобретает форму ОЦК с меньшей величиной грани, с координационным числом К8. Эта модификация называется Fe β. Она также немагнитна.
Долгое время считали, что железо имеет три аллотропные формы, но обратили внимание на тот факт, что при температуре 768ºС (точка Кюри) железо приобретает магнитные свойства. Исследования с помощью электронного микроскопа выявили уменьшение величины грани решетки, хотя тип её не изменился. Эту модификацию железа назвали Feα.
Рисунок 6.1 – Кривая охлаждения чистого железа
Железо и углерод в зависимости от концентрации и температуры нагрева могут образовывать различные фазы и структуры. Для того, чтобы прочитать диаграмму, познакомимся с названиями структурных составляющих железоуглеродистых сплавов.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 846; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!