Компоненты, фазы и структурные составляющие сплавов железа с углеродом
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов дает представление о строении основных конструкционных сплавов — сталей и чугунов.
Компоненты, фазы и структурные составляющие сплавов железа с углеродом
Железо— пластичный металл серебристо-белого цвета с невысокойтвердостью (НВ 80). Температура плавления — 1539°С, плотность 7,83 г/см3. Имеет полиморфные модификации. С углеродом железо образует химическое соединение и твердые растворы.
Ферритомназывается твердый раствор углерода в а- железе. Содержаниеуглерода в феррите очень невелико — максимальное 0,02% при температуре 727°С. Благодаря столь малому содержанию углерода свойства феррита совпадают со свойствами железа (низкая твердость и высокая пластичность). Твердый раствор углерода в высокотемпературной модификации Feα (т.е. в Feδ) часто называют δ- ферритом или высокотемпературным ферритом.
Рисунок 5.1 – Феррит
Аустенит— это твердый раствор углерода в γ- железе. Максимальноесодержание углерода в аустените составляет 2,14% (при температуре 1147°С). Имеет твердость НВ 220
Рисунок 5.2 – Аустенит
Цементит— это химическое соединение железа с углеродом (карбиджелеза) Fe3C. В нем содержится 6,67 % углерода (по массе). Имеет сложную
ромбическую кристаллическую решетку. Характеризуется очень высокойтвердостью (НВ 800), крайне низкой пластичностью и хрупкостью.
Рисунок 4.3 – Пластинчатый перлит
Рисунок 4.4 – Зернистый перлит
Перлит— это механическая смесь феррита с цементитом. Содержит 0,8%углерода, образуется из аустенита при температуре 727°С. Имеет пластинчатое строение, т.е. его зерна состоят из чередующихся пластинок феррита и цементита. Перлит является эвтектоидом.
Эвтектоид— это механическая смесь двух фаз, образующаяся из твердогораствора (а не из жидкого сплава, как эвтектика).
Ледебуритпредставляет собой эвтектическую смесь аустенита с цементитом. Содержит 4,3% углерода, образуется из жидкого сплава притемпературе 1147°С. При температуре 727°С аустенит, входящий в составледебурита превращается в перлит и ниже этой температуры ледебуритпредставляет собой механическую смесь перлита с цементитом. Фаза цементита имеет пять структурных форм: цементит первичный, образующийся из жидкого сплава; цементит вторичный, образующийся изаустенита; цементит третичный, образующийся из феррита; цементит ледебурита; цементит перлита.
Диаграмма Fe-Fe3C.На рис. 4.5 приведена диаграмма состояния сплавов железа с цементитом. На горизонтальной оси концентраций отложено содержание углеродаот 0 до 6,67%. Левая вертикальная ось соответствует 100% содержанию железа. На ней отложены температура плавления железа и температуры его полиморфных превращений. Правая вертикальная ось (6,67% углерода) соответствует 100% содержанию цементита. Буквенное обозначение точек диаграммы принято согласно международному стандарту и изменению не подлежит.
Точка | Температура принагреве, | °С | Предельная концентрация |
А | Температура плавления железа | ||
В | 0.51 | Состав жидкой фазы при перитектической реакции | |
С | 4.3 | Состав эвтектики - ледебурита | |
D | 6.67 | Состав эвтектики - ледебурита | |
E | 2.14 | Предельная растворимость углерода в γ- железе | |
J | 0.16 | Состав аустенита при перитектической реакции | |
H | 0.1 | Состав феррита при перитектической реакции | |
N | Превращение δ - железа в γ - железо | ||
G | Превращение α - железа в γ - железо | ||
S | 0.8 | Состав эвтектоида - перлит | |
Р | 0.025 | Предельная растворимость углеро- да в α - железе | |
Q | 0.01 | Минимальная растворимость углерода в α - железе |
Рисунок 4.5 – Диаграмма состояния железо-углерод
Железоуглеродистые сплавы в зависимости от содержания углерода делятсяна:
· техническое железо (до 0,02% С),
· сталь (от 0,02 до 2,14 % С)
· чугун (от 2,14 до 6,67% С).
Сталь, содержащая до 0,8% С называется доэвтектоидной, 0,8% С — эвтектоидной и свыше 0,8% С — заэвтектоидной. Чугун, содержащий от 2,14 до 4,3% С называется доэвтектическим, ровно 4,3% — эвтектическим и от 4,3 до 6,67% С — заэвтектическим.
Структура техническою железа представляет собой зерна феррита илиферрит с небольшим количеством третичного цементита. Обязательнойструктурной составляющей стали является перлит. Структура доэвтектоидной стали, состоит из равномерно распределенных зерен феррита и перлита. Эвтектоидная сталь состоит только из перлита. Структура заэвтектоидной стали представляет собой зерна перлита, окруженные сплошной или прерывистой сеткой вторичного цементита. Для чугуна характерно наличие ледебурита в структуре. Структура доэвтектического чугуна состоит из перлита, вторичного цементита и ледебурита, эвтектическою — из ледебурита и заэвтектического — из ледебурита ипервичного цементита. Значение диаграммы железо - цементит состоит в том, что она позволяет объяснить зависимость структуры и, соответственно, свойств сталей и чугунов от содержания углерода и определить режимы термической обработки для изменения свойств сталей.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Гигабитная Ethernet | | | Динамический гаситель колебаний систем. |
Дата добавления: 2017-01-26; просмотров: 2348;