А – доэвтектический; б – эвтектический; в – заэвтектический.
Диаграмма состояния второго рода, соответствует сплавам, компоненты которых как в твердом, так и в жидком виде полностью растворимы.
К сплавам образующим твердый раствор, относятся сплавы медь – никель, железо – никель, кобальт – хром и др. Диаграммы строятся, как и предыдущие на основании анализа кривых охлаждения нескольких сплавов с различной концентрацией и чистых компонентов. Построим диаграмму медь – никель (Рис.36.).
Кривая 1 относится к чистой меди, которая кристаллизуется при 1083ºС, а кривая 5 к никелю, температура кристаллизации которого 1450ºС.
Кривая 2 характеризует кристаллизацию 20-процентного сплава никеля с медью. Началу кристаллизации сплава соответствует точка а; при этом начинают образовываться кристаллы твердого раствора никеля в меди. Далее процесс кристаллизации продолжается несколько замедленно, и в точке в сплав окончательно затвердевает. Таким образом, кристаллизация этого сплава протекает в определенном интервале температур. Аналогично протекает кристаллизация 40-процентного сплава Ni c Cu и кристаллизация 80-процентного сплава Ni c Cu кривая 4.
Соединив точки начала кристаллизации, получим линию ликвидуса АСВ, а соединив точки конца кристаллизации – линию солидуса ADB. Выше линии ликвидуса сплавы Ni c Cu находятся в жидком состоянии, а ниже линии солидуса - в твердом состоянии. В зоне между ACB и ADB имеют две фазы: жидкий сплав и кристаллы твердого раствора меди с никелем. У сплавов типа Cu – Ni начало и конец кристаллизации наступают для сплавов различной концентрации при разных температурах.
|
|
|
Диаграммы состояния третьего родахарактерны для сплавов, образующихся при сплавлении компонентов, имеющих ограниченную растворимость друг в друге.
Диаграммы состояния четвертого родаотносятся к случаю, когда сплавляемые компоненты при определенном процентном соотношении образуют устойчивое химическое соединение, не диссоциирующее при нагреве вплоть до температуры плавления. В связи с этим его правомерно рассматривать в качестве самостоятельного компонента, способного образовывать сплавы с каждым из исходных компонентов.
Диаграмма состояния системы «железо – углерод»
Диаграмма состояния железо – углерод (Рис.37.) дает представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов. Первое представление о диаграмме железо – углерод дал Д.К.Чернов, который в1868 году отметил существование в стали критических точек, и их зависимость от содержания в стали углерода, т.е. по сути, впервые указал на полиморфизм железа. Содержание углерода в диаграмме Fe – C (цементит) ограничивается 6,67%, так как при этой концентрации образуется химическое соединение – карбид железа (Fe3C) или цементит, который и является вторым компонентом данной диаграммы.
|
|
|
Железо – металл серебристо - белого цвета, мягкий. Чистое железо содержит 99,91% Fe. Температура плавления железа 1539ºС. До температуры 768ºС железо магнитное. Температура, при которой железо теряет свои магнитные свойства, называется точкой Кюри. Железо имеет две аллотропические модификации: Fe 
и Fe 
. Железо существует при температурах ниже 911ºС и выше 1401ºС. В интервале температур 911-1401ºС существует железо .
Второй компонент сплава – углерод– также имеет несколько аллотропических разновидностей, отличающихся между собой по внешнему виду, а также по физико-химическим свойствам: графит, алмаз и уголь. Графит – мягкое вещество, пластичен. Алмаз – самое твердое в природе вещество, хрупок, обладает высокой износостойкостью.
По диаграмме можно определить структуру сплавов как после медленного охлаждения, так и после нагрева. Согласно диаграмме состояния для железоуглеродистых сплавов характерны следующие фазовые и структурные составляющие.
Однофазные составляющие.
Феррит – твердый раствор углерода в железе . При комнатной температуре в феррите может раствориться не более 0,006 % углерода. Феррит (почти чистое железо) обладает небольшой прочностью и твердостью (НВ 80-100).
|
|
|
Цементит – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), отвечающее формуле Fe3C. Содержание углерода в цементите составляет 6,67% и не изменяется вплоть до температуры плавления. это самая твердая структурная составляющая стали (НВ 750-800); цементит имеет высокую прочность но чрезвычайно хрупок ( 
= 0%); магнитен.
Аустенит – твердый раствор углерода в железе . Максимальная растворимость углерода в аустените 2,14% при 1147º. Аустенит имеет невысокую твердость (НВ 170-200), достаточно высокую прочность наряду с хорошей пластичностью ( = 40-50%), большую стойкость против коррозии, высокое электросопротивление, немагнитен. Микроструктура аустенита представляет зерна в виде многогранников.
Двухфазные структуры.
Перлит – механическая смесь феррита и цементита (после травления эта структура имеет перламутровый отлив, отсюда и название перлит). Различают два вида перлита – пластинчатый (цементит в виде пластинок) и зернистый (цементит в виде зернышек). Зернистый перлит имеет более высокие механические свойства, чем пластинчатый, занимая промежуточное место между ферритом и цементитом ( НВ 200-250). Перлит содержит 0,83% углерода, обладает высокой прочностью и упругостью, но незначительной вязкостью.
|
|
|
Ледебурит (эвтектика) – смесь аустенита и цементита. Ледебурит (по имени немецкого ученого А.Ледебура) образуется при кристаллизации жидкого раствора постоянного состава (4,3%С) при температуре 1147ºС. Ледебурит имеет очень высокую твердость (800HV), очень хрупок.
В зависимости от содержания углерода железоуглеродистые сплавы подразделяются на стали и чугуны.
Сталями называются железоуглеродистые сплавы, содержание углерода в которых не превышает 2,14%. Стали с содержанием углерода до 0,8% называются доэвтектоидными, 0,8% - эвтектоидными и более 0,8% - заэвтектоидными.
Чугунами называются сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14%. Чугуны, содержащие менее 4,3% углерода, называются доэвтектическими, содержащие 4,3% - эвтектическими и более 4,3% - заэвтектическими.
Диаграмма состояния железо – углерод построена на координатных осях. По горизонтальной оси отложено процентное содержание углерода, по вертикальной – температура сплава.
Превращение из жидкого состояния в твердое (первичная кристаллизация) для всех сплавов начинается по линии АСD, т.е. по линии ликвидуса. При этом сплавы, содержащие 0 – 4,3% С, начинают затвердевать по линии АС, выделяя зерна аустенита, а сплавы, содержащие более 4,3% С, начинают затвердевать по линии СD, выделяя из жидкого сплава зерна цементита. Точка С соответствует эвтектической точке. Сплав, содержащий 4,3% углерода, - эвтектический сплав – затвердевает при постоянной температуре 1147ºС (ледебурит).
Кривая AECF (линия солидуса) соответствует концу кристаллизации сплавов. Одной из наиболее важных точек диаграммы состояния Fe –Fe3C является точка Е, лежащая при температуре 1147º и соответствующая содержанию углерода 2,14%. Точка Е характеризует наибольшее количество углерода, которое может растворить в себе -железо при 1147ºС. С понижением температуры растворимость углерода в - железе уменьшается по линии ES и при температуре 727º (точка S) становится равной 0,83%.все сплавы содержащие более 2,14% С, имеют постоянную температуру конца затвердевания 1147º.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 3255; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!