Охарактеризуйте превращения, происходящие в сплаве I при охлаждении
Тема 5. Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом. Диаграмма состояния железо-цементит. Сталь. Чугун.
Компоненты и фазы в сплавах железа с углеродом.
5.1.1. Обладает ли железо полиморфизмом?
Железо в твердом состоянии может находиться в двух полиморфных модификациях: ОЦК (объемно-центрированного куба) и ГЦК (гранецентрированного куба). Ниже 910 ºC и выше 1392 ºC устойчиво α-железо с ОЦК решеткой. В интервале температур 910-1392 ºC устойчиво γ-железо с кристаллической решеткой ГЦК (рис.1).
Рис.1. Кривая нагрева – охлаждения железа
Какие фазы присутствуют в системе железо – углерод?
Атомный диаметр железа значительно больше атомного диаметра углерода, поэтому углерод образует с железом твердые растворы внедрения. Растворимость углерода в железе зависит от кристаллической модификации железа. Диаметр поры кристаллической решетки ОЦК значительно меньше, чем диаметр поры решетки ГЦК. Поэтому α-железо способно растворять углерод в очень малом количестве, а растворимость углерода в γ-железе существенно больше. В системе железо-углерод возможно присутствие следующих фаз:
- жидкой фазы; 2. твердого раствора на базе α-Fe - феррита;3. твердого раствора и на базе γ-Fe - аустенита;
- химического соединения Fe3C - цементита.
5.1.3. Что называется ферритом?
|
|
|
Феррит (Ф), являющийся твердым раствором внедрения углерода в α-Fe, обозначается Feα . При 727 ºC наблюдается максимальная растворимость углерода в феррите, составляющая 0,02%. При 20 ºC в феррите растворяется около 0,006% С. Свойства феррита близки к свойствам чистого железа.
5.1.4. Что называется аустенитом?
Аустенит (А)– твердый раствор внедрения углерода в γ-железе, обозначается Feγ. При 1147 ºC аустенит может содержать 2,14 %С, при 727 ºC – 0,8%С.
5.1.5. Что называется цементитом?
Цементит (Ц) –карбид железа Fe3C, в котором содержится 6,67 %С. Температура плавления цементита 1252 ºC. Обладает высокой твердостью (около НВ 8000 МПа), легко царапает стекло. Цементит очень хрупок, имеет почти нулевую пластичность, сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов.
5.2. Диаграмма состояния системы железо – цементит.
5.2.1.Охарактеризуйте диаграмму состояния системы железо – цементит.
Диаграмма состояния железо-углерод приведена на рис.2.
Рис. 2. Диаграмма состояния системы Fe – Fe3C
Линия ABCD- линия ликвидус, линия AHJECF – солидус. Точка А соответствует температуре плавления железа (1536 ºC), точка D – температуре плавления цементита (1252ºC). Точки N и G соответствуют температурам полиморфного превращения железа.
|
|
|
По линии ECF при 1147 ºC происходит эвтектическое превращение: Жс↔АЕ + ЦF.
Как называется эвтектика?
Образующая эвтектика называется ледебуритом. Ледебурит (Л) механическая смесь аустенита и цементита, содержащая 4,3%С.
По линии PSK при 727 ºC происходит эвтектоидное превращение: AS↔ФР+ЦК, в результате которого из аустенита, содержащего 0,8 %С, образуется механическая смесь феррита и цементита.
Как происходит эвтектоидное превращение? Как называется эвтектоид?
Эвтектоидное превращение происходит аналогично кристаллизации эвтектики, но не из жидкости, а из твердого раствора. Эвтектоид называется перлитом. Перлит (П) – механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,8%С. Зерно перлита состоит из параллельных пластинок цементита и феррита, на травленом шлифе напоминает перламутр, отсюда и называется – перлит. Аустенит, входящий в состав ледебурита, при 727 ºC также испытывает эвтектоидное превращение. Поэтому ниже 727 ºC ледебурит состоит из механической смеси перлита и цементита.
На рис.3 приведены кривые охлаждения сплавов: 0,02; 0,5; 0,8; 1,7; 3,5; 4,3; 5,5%С.
|
|
|
Рис.3. Кривые охлаждения железоуглеродистых сплавов с разным содержанием углерода: левая (а) и правая (б) части диаграммы состояния системы Fe - Fe3C
Охарактеризуйте превращения, происходящие в сплаве I при охлаждении.
Сплав 1, содержащий менее 0,02 % С, фактически представляет собой технически чистое железо. Точка 1 соответствует началу кристаллизации аустенита, точка 2 – окончанию кристаллизации. При охлаждении от точки 2 до точки 3 никаких превращений в образовавшемся аустените не происходит.
В точке 3 начинается, а в точке 4 заканчивается перестройка кристаллической решетки аустенита (ГЦК) в кристаллическую решетку феррита (ОЦК). При охлаждении в интервале температур 3-4 состав аустенита меняется по линии GS, а состав феррита – по линии GP. От точки 4 до точки 5 превращений не происходит, образовавшийся феррит просто охлаждается. Линия PQ соответствует линии переменной растворимости. Ниже этой линии сплав пересыщен углеродом, происходит выделение избыточного углерода, образующего химическое соединение с железом, т.е. цементит. При охлаждении цементит выделяется непрерывно, и концентрация углерода в феррите уменьшается по линии PQ, составляя при комнатной температуре <0,006%С. Цементит, выделяющийся из феррита, называется третич-
|
|
|
ным цементитом и обозначается ЦШ.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1800; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!