Колпаков C. Металловедение
Подождите немного. Документ загружается.
По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на:
доэвтектические
, структура перлит + ледебурит + цементит
вторичный ; эвтектические , структура ледебурит (Л) (рис.
9.4 б); заэвтектические
, структура ледебурит + цементит
первичный (рис. 9.4 в).
В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит
вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при
охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с
цементитом, входящим в состав ледебурита.
Фазовый состав сталей и чугунов при нормальных температурах один и тот
же, они состоят из феррита и цементита.
Однако свойства сталей и белых
чугунов значительно различаются. Таким образом, основным фактором,
определяющим свойства сплавов системы железо – цементит является их
структура.
ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО – УГЛЕРОД – графическое построение в
координатах состав (концентрация примеси или примесей) – температура. Для
металлических сплавов наиболее широко применяется бинарная диаграмма железо-
углерод, которая схематически изображена на рисунке. При большом количестве
примесей диаграммы многомерны, например, при добавлении в сталь одного
легирующего элемента соответствующая тройная диаграмма состояния является
объемной.
Диаграмма состояния железо – углерод приведена на рисунке. Линии на диаграмме
отделяют области существования различных жидких и твердых фаз. Диаграмма построена
по данным экспериментальных исследований структуры железоуглеродистых сплавов
(сталей и чугунов) после (или в процессе) медленного нагрева и охлаждения.
Рис. Схема диаграммы состояния железо-углерод
Шкала концентрации углерода на диаграмме доведена только до 6,67% С, т.к. сплавы
с большей концентрацией углерода не имеют практического применения.
На диаграмме есть области существования следующих фаз: жидкости (Ж), аустенита
(А), цементита (Ц), феррита (Ф).
Жидкий раствор углерода в железе существует при температурах выше линии АВСD
на диаграмме, химическое соединение
Fe
3
C (Ц) цементит соответствует правой области
диаграммы и составу 6,67% С, в смеси с другими составляющими цементит может
существовать на всем поле диаграммы состояния.
Аустенит (А) – твердый раствор углерода в γ-железе может содержать до 1,7%С и
существовать при температурах выше 723° С.
Феррит (Ф) – твердый раствор углерода в α-железе может содержать не более 0,03%С.
Жидкие фазы (аустенит и феррит) при различных температурах могут содержать
различное количество углерода.
Проводя на диаграмме вертикаль, соответствующую составу исследуемого сплава,
можно определить как качественно, так и количественно фазовый состав сплава при
различных температурах.
Превращения при нагреве и охлаждении сталей и чугунов в соответствии с
диаграммой
состояния можно разделить на безвариантные, проходящие при постоянной
температуре, и одновариантные, происходящие в некотором интервале температур.
К безвариантным превращениям относятся:
По линии HJB на диаграмме феррит и жидкость (расплав) переходят в аустенит
(перитектическое превращение).
По линии ECF жидкость превращается жидкости в аустенит и цементит
(эвтектическое превращение).
По линии PSK аустенит превращается в феррит и цементит (эвтектоидное
превращение).
Безвариантные превращения соответствуют горизонтальным линиям на диаграмме
состояния.
Пунктирные горизонтали соответствуют магнитным превращениям в феррите (точка
Кюри 770° С, линия МО), когда феррит переходит из ферромагнитного в парамагнитное
состояние, и
соответствующему переходу в цементите.
Одновариантные превращения соответствуют областям на диаграмме состояния и
разделяются на первичные превращения, в которых одна из фаз является жидкостью, и
вторичные превращения в твердом состоянии.
Т.к. диаграмма состояния соответствует нагреву и охлаждению в равновесных
условиях, на ней нет метастабильной фазы – мартенсита, возникающей при быстром
охлаждении (закалке) от температур, выше температуры образования аустенита (723° С).
Выбор режима термической обработки сплавов при научных исследованиях и в
технологических процессах основывается на диаграмме состояния железо-углерод.