Превращения сталей в твердом состоянии
Большинство технологических операций (термическая обработка, обработка давлением и др.) проводят в твердом состоянии, поэтому рассмо-!рим более подробно превращения сталей при температурах ниже температур кристаллизации (ниже линии NJE).
Рассмотрим превращения, протекающие в сталях при охлаждении из однофазной аустенитной области (рис. 4.13, а).
Сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02% С (точка Р диаграммы), называют техническим железом.
Ксли углерода содержится меньше 0,0002% (сплав I), то при охла-* лен и и от температуры точки 1 до температуры точки 2 происходит перекристаллизация аустенита в феррит. Однофазная ферритная структура сохраняется вплоть до 20 — 25°С (рис. 4.14, а).
При содержании углерода в техническом железе больше 0,0002% («план // на рис. 4.13, а) после образования феррита, начиная с температуры гочки 5, происходит выделение из феррита кристаллов третичного
1с 0.02 С,% Fe 0,02 0,8 2.14 С,%
а б
1'ие. 4.13. Часть диаграммы состояния Fe Fe3C для спла-iwiB, нс испытывающих (а) и испытывающих (б) эвтоктоид-нос превращение
Рис. 4.14. Микроструктура технически чистого железа:
а - < 0, 006 % С. хЗОО; б - 0,01 % С. хбОО
цементита. Этот процесс вызван уменьшением растворимости углерода в феррите (см. линию PQ на рис. 4.13, а). Конечная структура будет двухфазной: феррит и третичный цементит, причем цементит располагается в виде прослоек по границам ферритных зерен (рис. 4.14, б). Третичный цементит ухудшает технологическую пластичность.
|
|
|
При 20 - 25 °С третичный цементит имеется во всех железоуглеродистых сплавах, содержащих более 0,0002% С. Однако роль третичного цементита в формировании свойств невелика, так как его содержание мало по сравнению с цементитом, выделившимся при других фазовых превращениях. Обычно при рассмотрении структуры сплавов с содержанием углерода более 0,02% о третичном цементите не упоминают.
Сплав II (рис. 4.13, 6) с содержанием 0,8 % С называется эвтектоид-ной сталью. В ней при температуре линии PSK происходит эвтектоидное превращение, в результате которого из аустенита выделяются феррит с содержанием 0,02 % С и цементит. Такую смесь двух фаз называют перлитом (рис. 4.15, б). Эвтектоидное превращение идет при постоянных температуре и составе фаз, так как в процессе одновременно участвуют три фазы и число степеней свободы равно нулю.
Сплав / (см. рис. 4.13, б) с содержанием углерода менее 0,8 % называют доэвтектоиднои сталью. Эвтектоидному превращению в таких сталях предшествует частичное превращение аустенита в феррит в интервале температур точек 1-2. При температуре точки b фазовый состав сплава Ас+Ф<з- Количественное соотношение аустенита и феррита соответственно определяется отношением отрезков ab и be.
|
|
|
При температуре точки 2 сплав имеет фазовый состав Л$ \ </'/> с количественным соотношением фаз соответственно F2 и 2Л'. II рпу.п. i a те
а б
Рис. 4.15. Микроструктура сталей:
(1 доэвтектоидная. хЗОО; б - эвтектоидная. хЮОО; в - заэвтектоидная. хЗОО
нпектоидного превращения аустенит переходит в перлит, который вместе с выделившимся ранее ферритом образует конечную структуру стали (рис. 4.15, а).
Количественное соотношение между структурными составляющими (феррит и перлит) в доэвтектоидных сталях определяется содержанием yi лерода. Чем ближе содержание углерода к эвтектоидной концентрации, к'м больше в структуре перлита. Следовательно, зная содержание углерода в доэвтектоиднои стали, можно заранее предвидеть ее структуру в < iабильном состоянии.
Сплав Я/(рис. 4.13, 6) — заэвтектоидная сталь (> 0,8% С). Эн и'кюкдному превращению в этих сталях в интервале температур точек ■V I, предшествует выделение из аустенита вторичного цементита (Цц). • юг процесс вызван уменьшением растворимости углерода в аустени-н' согласно линии ES диаграммы. В результате при охлаждении до и'мпературы точки J, аустенит в стали обедняется углеродом до 0,8% и на линии PSK испытывает эвтектоидное превращение. При медленном охлаждении вторичный цементит выделяется на границах аустенитных w реп, образуя сплошные оболочки, которые на микрофотографиях выгля-|я i светлой сеткой (рис. 4.15, в). Максимальное количество структурно • походного цементита (~ 20%) будет в сплаве с содержанием углерода ■•' 11%.
|
|
|
Превращения чугунов
И сплавах с содержанием углерода более 2,14 % при кристаллизации происходит эвтектическое превращение. Такие» сплавы называют белыми •ivi умами.
108 Глава 4. Влияние химического сое i ana на ранноиесную структуру шлаком
Сплав II (рис. 4.16) эв-
| Fe 0,8 2,14 |
| 6,69 С,% |
| Рис. 4.16. Часть диаграммы состояния Fe - Fe3C для высокоуглеродистых сплавов (чугунов) |
тектический белый чугун (4,3 % С) кристаллизуется при эвтектической температуре изотермически с одновременным выделением двух фаз: аустенита состава точки Е и цементита. Образующаяся смесь этих фаз, как известно, названа ледебуритом. Фазовый состав ледебурита, как и любой эвтектики, постоянен и определяется отношением отрезков Ц/Ад = = EC/CF.
При дальнейшем охлаждении концентрация углерода в аустените изменяется по линии ES вследствие выделения вторичного цементита и к температуре эвтектоидного превращения принимает значение 0,8 % С. При температуре линии PSK аустенит в ледебурите претерпевает эвтек-тоидное превращение в перлит.
|
|
|
В доэвтектических белых чугунах (< 4,3 % С) кристаллизация сплава начинается с выделения аустенита из жидкого раствора. В сплаве / (см. рис. 4.16) этот процесс идет в интервале температур точек 1-2. При температуре точки 2 образуется эвтектика (ледебурит) по реакции
Жс + АЕ -> [АЕ + Ц] + АЕ.
При последующем охлаждении из аустенита, структурно свободного и входящего в ледебурит, выделяется вторичный цементит. Обедненный вследствие этого аустенит при 727 °С превращается в перлит.
Структура доэвтектического белого чугуна показана на рис. 4.17, а. Крупные темные поля на фоне ледебурита — перлит, образовавшийся из структурно свободного аустенита.
Сплав /77 (см. рис. 4.16) - заэвтектический белый чугун (> 4, 3 % С). В заэвтектических чугунах кристаллизация начинается с выделения из жидкого раствора кристаллов первичного цементита в интервале температур точек 5-6; при этом состав жидкой фазы изменяется согласно линии DC. Первичная кристаллизация заканчивается эвтектическим превращением, с образованием ледебурита. При дальнейшим охлаждении происходят превращения в твердом состоянии, такие же, как н сплаве //.
Рис. 4.17. Микроструктура доэвтектических (а) и заэвтектических (в) Ое-лых чугунов. хЗОО
Конечная структура заэвтектического чугуна при 20 - 25 °С показана на рис. 4.17, б. В ледебурите видны темные участки перлита; резко выделяются крупные пластинки первичного цементита.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 515; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!