Превращения в сплавах системы железо — графит

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 35Следующая ⇒

Диаграмма состояния Fe - С нанесена на диаграмме состояния Fe 1е;)С штриховыми линиями (рис. 4.18). Такой способ изображения системы Fe - С дает возможность сравнивать обе диаграммы.

В системе Fe - С эвтектика образуется при 1153 °С. Она содержит 1,26% С и состоит из аустенита и графита. Ее называют графитной эв-

И'КТИКОЙ.

Рис. 4.18. Диаграммы состояния Fe С

Эвтектоидное превращение у сплавов системы Fe - С протекает при и'миературе 738 °С, причем эвтектоидная точка соответствует содержанию 0,7% С. Структура эвтектоида состоит из феррита и графита.

ПО Глава "1. Влияние химического состава на равновесную структуру сплавов

Эвтектоид называют графитовым. В интервале 1153-738°С из аустенита выпадает вторичный графит. При этом аустенит изменяет свой состав по линии E'S¹. Линия С' D¹ указывает изменение состава жидкой фазы во время кристаллизации первичного графита.

Чтение диаграммы состояния Fe - С принципиально не отличается от чтения диаграммы состояния Fe - ГезС, но во всех случаях из сплавов выпадает не цементит, а графит. Первичный графит и графит в эвтектике кристаллизуются путем образования и последующего роста зародышей. При этом кристаллы графита имеют сложную форму в виде лепестков, выходящих из одного центра. Вторичный графит и графит эвтектоида, как правило, выделяются на лепестках первичного и эвтектического графита. Железоуглеродистые сплавы могут кристаллизоваться в соответствии с диаграммой Fe - С только при весьма медленном охлаждении и наличии графитизирующих добавок (Si, Ni и др.).

4.4. Влияние легирующих элементов на равновесную структуру сталей

4.4.1. Легирование и фазовые превращения

В современном машино- и приборостроении широкое применение находят стали, в которых помимо железа, углерода и постоянных примесей содержатся специально вводимые добавки других элементов, чаще всего металлов. Эти добавки принято называть легирующими элементами, а стали, соответственно, легированными сталями.

В качестве легирующих наиболее часто используют следующие элементы: Сг, Ni, Mn, Si, Mo, W, V, Ti, Nb. Реже используются Co, Al, Cu, В и некоторые другие.

Почти все легирующие элементы изменяют температуры полиморфных превращений железа, температуру эвтектоидной и эвтектической реакций и влияют на растворимость углерода в аустените. Некоторые легирующие элементы способны, как и железо, взаимодействовать с углеродом и азотом, а также между собой или с железом, образуя промежуточные фазы — интерметаллиды.

Принято температуры равновесных превращений, совершающихся в железе и сталях в твердом состоянии, обозначать буквой А с соответствующим индексом. Температуры фазового равновесия указаны на диаграмме состояния Fe - Fe3C, поэтому обозначения связаны с линиями этой диаграммы (см. рис. 1.11).

Эвтектоидную температуру (линия PSK) обозначают А\, темпера туру магнитного превращения (линия МО) Ai, температуру линии GS - Аз, температуру полиморфного превращения Fe₇ - Fe_a (линия N J) - А\, температуру линии SE — А_ст.

Вследствие гистерезиса температуры превращений при нагреве все г да выше соответствующих температур при охлаждении, поэтому введена дополнительная индексация: при нагреве — индекс с, при охлаждении индекс г. Магнитное превращение не имеет гистерезиса.

По влиянию на температуры Аз и А$ легирующие элементы можно разбить на две группы. Равновесные температуры Аз и Л₄ для чистого железа равны соответственно 911 и 1392°С. В интервале указанных температур устойчива модификация Fe₇ с ГЦК решеткой.

В первую группу входят элементы, которые понижают температуру Л₃ и повышают температуру А\. К ним относятся Ni, Mn, С, N и др.

В сплавах железа с никелем, марганцем и кобальтом 7^{область}«открывается», т.е. в определенном интервале температур существует неограниченная растворимость компонентов в твердом состоянии твердые растворы с ГЦК решеткой. При этом температура Аз при определенной концентрации добавки понижается ниже нуля. На рис. 4.19

показан участок диаграммы Fe — леги рующий элемент с открытой -у-областью. В сплавах с концентрацией добавки, рав ной или превышающей концентрацию, со ответствующую точке Ь, ГЦК решетка устойчива при 20 - 25 °С; такие сплавы называют аустенитными сталями. Та ким образом, аустенитом называют не только твердый раствор углерода в Fe₇, но и любые твердые растворы на основе Fe₇.

Во вторую группу входят элементы, которые повышают температуру Аз и но нижают А^. В этом случае темпера турный интервал устойчивости аустенита уменьшается и соответственно расши

„ ряется температурный интервал устой

Сиг. 1.19. Диаграмма со-i i нания жслск) легиру-КИ11ИЙ ин-мг-нт с: открытой

7 1>Ллш"П,к) (охгма)

Гиг. 1.19. Диаграмма со- ^н г Jf

. ,...ни> жел.-,,, лпгиру- чиности Fe_a. Таких легирующих :>ле

ющий илемент с открытий мен юн большинство: Сг, Mo, W, V, Si,

7 областью) (схема) |j _и _;1.₍

Все перечисленные элементы образуют с железом диаграмму с «замкнутой» 7-областью (рис. 4.20). Концентрация, соответствующая точке с, для большинства элементов невелика (до 1 - 1,5%), и лишь для хрома аустенитная область простирается до 12 % (рис. 4.21).

Из перечисленных элементов, дающих замкнутую 7-область, только хром и ванадий не образуют с железом промежуточных фаз, и поэтому а-область «открывается»: наблюдается неограниченная растворимость этих элементов в железе с ОЦК решеткой (см. рис. 4.20, а). Остальные легирующие элементы, замыкающие область, образуют с железом промежуточные фазы, поэтому при определенных концентрациях легирующего элемента на диаграммах появляется линия, ограничивающая растворимость, правее которой расположены двухфазные области (см. рис. 4.20, б). Однофазные сплавы с ОЦК решеткой, устойчивой при всех температурах вплоть до солидуса, называют ферритными сталями. Таким образом, ферритом называют не только твердый раствор углерода в Fe_a, но и любые твердые растворы на основе Fe_a.

При добавлении в сплав углерода точка с (см. рис. 4.20, 6) чаще всего сдвигается в сторону большей концом грации добавки.

Fe с

Легирующий элемент

Легирующий

элемент а

Рис. 4.20. Диаграмма состояния железо - легирующий элемент с замкнутой 7-областью:

а - открытая а-область; б - закрытая а-область (схема)

Fe 2 4 6 8 10 12 Легирующий элемент, %

Рис. 4.21. Влияние легирующих элементов на протяженность замкнутой 7-области

АЛ. Влияние легирующих тлементон на раннонесную структуру с талей 11!)

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 468; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!