Диаграмма железо-графит

Диаграмма состояния Fe – C нанесена на диаграмме Fe – Fe₃C штриховыми линиями. Такой способ изображения системы Fe – C дает возможность сравнить обе диаграммы.

В системе Fe – C эвтектика образуется при 1153⁰С, рис.21. Она содержит 4,26 % С и состоит из аустенита и графита. Ее называют графитной эвтектикой.

Эвтектоидное превращение у сплавов системы Fe – C протекает при температуре 738⁰С, причем эвтектноидная точка соответствует содержанию 0,7 % С. Структура эвтектоида состоит из феррита и графита.

Рис.21. Диаграмма состояния Fe - C

Эвтектоид называют графитовым. В интервале 1153 – 738⁰С из аустенита выпадает вторичный графит. При этом аустенит изменяет свой состав по линии E’S’. Линия С’D’ указывает изменения состава жидкой фазы во время кристаллизации первичного графита.

Чтение диаграммы состояния Fe – C принципиально не отличается от чтения диаграммы состояния Fe – Fe₃C , 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 соответствие с диаграммой Fe – C только при весьма медленном охлаждение и наличии графитизирующих добавок (Si, Ni и др.).

Правило отрезков

Имея диаграмму состояния, можно проследить за фазовыми превра­щениями любого сплава и указать состав и количественное соотношение фаз при любой температуре. Это осуществляется при помощи правила отрезков:

· Для определения концентрации компонентов в двух фазах через данную точку, см. рис. 22, характе­ризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию (коноду) до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения (а и b) на горизонтальную ось диаграммы покажут концентрацию компонентов в сплавах;

· Длина отрезков коноды, между заданной точкой (c) и граничными точками, определяющими концентрацию компонентов в сплаве, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Для уяснения последовательности выполнения операций при использовании правила отрезков рассмотрим пример:

Определить количественное соотношение фаз и концентрацию компонентов в сплаве «железо- цементит» при содержании С=0,05% при температуре 1527^о.

Алгоритм решения

· Определение координат точки, характеризующей состояние сплава: точка «с» координатами С=0,05% и Т=1527^о принадлежит области AHB диаграммы «железо – цементит».

· Построение области AHB в принятой системе координат, рис.22:

Рис.22. Область AHB диаграммы «железо – цементит»

Через точку «с», характеризующую состояние сплава проведем коноду abc. Введем обозначения: «с₁», «с₂» – критические точки.

· Определение параметров сплава в критической точке «с₁»: температура сплава 1536^о, сплав содержит одну фазу – жидкость. Содержание компонентов в жидкости: С=0,05%, Fe=99,95%.

· Определение параметров сплава в критической точке «с₂»: температура сплава 1520^о, сплав содержит одну фазу – феррит. Содержание компонентов в феррите: С=0,05%, Fe=99,95%.

· Определение параметров сплава в заданной точке «с»: температура сплава 1527^о, сплав содержит две фазы – жидкость и феррит. Содержание компонентов в жидкости определяются абсциссой точки «b», рис.20: С=0,27%, Fe=99,73%. Содержание компонентов в феррите определяются абсциссой точки «а»: С=0,03%, Fe=99,97%. Количественное содержание жидкости в сплаве: Ж=(ac/ab)^.100%=9,6%; Ф=(=(bс/ab)^.100%=90,4%.

· Полученные значения внесем в таблицу 2.