загрузка...
загрузка...
На головну

Структурні складові залізовуглецевих сплавів.

  1. Аграрні кризи. структурні кризи
  2. Б. Відносини, що становлять предмет фінансового права
  3. Вербальні компоненти іміджу
  4. Вплив кута лопатки на складові напору насоса
  5. Вираз потужності через симетричні складові
  6. Глава 2. Структурні і комунікативні властивості мови
  7. Графік доставки документів в структурні підрозділи

Основними компонентами, від яких залежить структура і властивості залізовуглецевих сплавів, є залізо і вуглець. Чисте залізо - метал сріблясто-білого кольору; температура плавлення 1539 ° С. Залізо має дві поліморфні модифікації: ? і ?. Модифікація ? існує при температурах нижче 911 ° С і вище 1392 ° С; ?-залізо - при 911-1392 ° С.

Залежно від температури і концентрації вуглецю залізовуглецевих сплави мають наступні структурні складові.

1. ферит (Ф) - твердий розчин впровадження вуглецю в ?-залізі. Розчинність вуглецю в ?-залізі при кімнатній температурі до 0,005%; найбільша розчинність - 0,02% при 727 ° С. Ферит має незначну твердість (НВ 80-100) і міцність (?в = 250 МПа), але високу пластичність (? = 50%; ? = 80%).

2. аустеніт (А) - твердий розчин впровадження вуглецю в ?-залозі. У залізовуглецевих сплавах він може існувати тільки при високих температурах. Гранична розчинність вуглецю в ?-залозі 2,14% при температурі 1147 ° С і 0,8% - при 727 ° С. Ця температура є нижньою межею стійкого існування аустеніту в залізовуглецевих сплавах. Аустеніт має твердостьНВ 160-200 і дуже пластичний (? = 40-50%).

3. цементит (Ц) - хімічна сполука заліза з вуглецем (карбід заліза Fe3C). У цементиті міститься 6,67% вуглецю. Температура плавлення цементиту близько 1600 ° С. Він дуже твердий (НВ-800), крихкий і практично не володіє пластичністю. Цементит нестійкий і в певних умовах розпадається, виділяючи вільний вуглець у вигляді графіту по реакції Fe3C > 3Fe + C.

4. графіт - це вільний вуглець, м'який (НВ-3) і володіє низькою міцністю. У чавунах і графітізірованной стали міститься у вигляді включень різних форм (пластинчастої, кулястої та ін.). Зі зміною форми графітових включень змінюються механічні та технологічні властивості сплаву.

5. перліт (П) - механічна суміш (евтектоід, тобто подібний евтектиці, але утворюється з твердої фази) фериту і цементиту, що містить 0,8% вуглецю. Перліт може бути пластинчастим і зернистим (глобулярним), що залежить від форми цементиту (пластинки або зерна) і визначає механічні властивості перліту. При кімнатній температурі зернистий перліт має межу міцності ?в = 800МПа; відносне подовження ? = 15%; твердість НВ 160. Перліт утворюється в такий спосіб. Платівка (кулька) цементиту починає рости або від кордону зерна аустеніту, або центром кристалізації є неметалевої включення. При цьому сусідні області об'єднуються вуглецем і в них утворюється ферит. Цей процес призводить до утворення зерна перліту, що складається з паралельних пластинок або глобули цементиту і фериту. Чим грубіше і крупніше виділення цементиту, тим гірше механічні властивості перліту.

6. Ледебурит (Л) - механічна суміш (евтектика) аустеніту і цементиту, що містить 4,3% вуглецю. Ледебурит утворюється при затвердінні рідкого розплаву при 1147 ° С. Ледебурит має твердостьНВ 600-700 і велику крихкість. Оскільки при температурі 727 ° С аустеніт перетворюється в перліт, то це перетворення охоплює і аустеніт, що входить до складу ледебуріта. Внаслідок цього при температурі

Діаграма стану залізо - цементит (в спрощеному вигляді):

А - аустеніт, П - перліт, Л - ледебурит, Ф - ферит, Ц - цементит

нижче 727 "З ледебурит являє собою вже не суміш аустеніту з цементом, а суміш перліту з цементитом.

Крім перерахованих структурних складових в залізовуглецевих сплавах можуть бути небажані неметалеві включення: оксиди, нітриди, сульфіди, фосфіди - з'єднання з киснем, азотом, сіркою і фосфором. На їх основі можуть утворюватися нові структурні складові, наприклад фосфідную евтектика (Fe + Fe3P + Fe3C) з температурою плавлення 950 ° С. Вона утворюється при великих змістах фосфору в чавуні. При вмісті фосфору близько 0,5-0,7% фосфідную евтектика у вигляді суцільної сітки виділяється по межах зерен і підвищує крихкість чавуну.

Діаграма стану залізо - цементит. У діаграмі стану залізо - цементит (Fe-Fe3C) розглядаються процеси кристалізації залізовуглецевих сплавів (стали і чавуну) і перетворення в їх структурах при повільному охолодженні від рідкого розплаву до кімнатної температури. діаграма (Рис. 14) показує фазовий склад і структуру сплавів з концентрацією від чистого заліза до цементиту (6,67% С). Сплави з вмістом вуглецю до 2,14% називають сталлю, а від 2,14до 6,67% - чавуном.

Діаграма стану Fe-Fe3C представлена ??в спрощеному вигляді. Первинна кристалізація, тобто затвердіння рідкого металу починається при температурах, відповідних лінії ліквідусу ACD. Точка А на цій діаграмі відповідає температурі 1539 ° плавлення (затвердіння) заліза, точка D - температурі ~ 1600 ° С плавлення (затвердіння) цементиту. Лінія солідусу АЕСР відповідає температурам кінця затвердіння. При температурах, відповідних лінії АС, з рідкого сплаву кристалізується аустеніт, а лінії CD - цементит, званий первинним цементитом. У точці С при 1147 ° С і змісті вуглецю 4,3% з рідкого сплаву одночасно кристалізується аустеніт і цементит (первинний), утворюючи евтектики - ледебурит. При температурах, відповідних лінії солідусу АЕ, сплави з вмістом вуглецю до 2,14% остаточно тверднуть з утворенням аустеніту. На лінії солідусу ECF сплави з вмістом вуглецю від 2,14 до 6,67% остаточно тверднуть з утворенням евтектики (ледебуріта) і структур, що утворилися раніше з рідкого металу, а саме: в інтервалі 2,14-4,3% С - аустеніту , а в інтервалі 4,3-6,67% С цементиту первинного (див.рис. 14).

В результаті первинної кристалізації у всіх сплавах з вмістом вуглецю до 2,14%, тобто в сталях, утворюється однофазна структура - аустеніт. У сплавах з вмістом вуглецю понад 2,14%, тобто в чавунах, при первинній кристалізації утворюється евтектика ледебуріта.

вторинна кристалізація (Перетворення в твердому стані) відбувається при температурах, відповідних лініях GSE, PSK і ОРО. Перетворення в твердому стані відбуваються внаслідок переходу заліза з однієї аллотропическими модифікації в іншу (у в а) і в зв'язку зі зміною розчинності вуглецю в аустеніт і ферит. Зі зниженням температури розчинність зменшується. Надлишок вуглецю виділяється з твердих розчинів у вигляді цементиту.

В області діаграми AGSE знаходиться аустенит. При охолодженні сплавів аустеніт розпадається з виділенням фериту при температурах, відповідних лінії GS, і цементиту, званого вторинним, при температурах, відповідних лини і SE. Вторинним називають цементит, що виділяється з твердого розчину аустеніту, на відміну від первинного цементиту, що виділяється з рідкого розплаву. В області діаграми GSP знаходиться суміш фериту і розпадається аустеніту. Нижче лінії GР існує тільки ферит. При подальшому охолодженні до температур, відповідних лінії PQ, з фериту виділяється цементит (третинний). Лінія PQ показує, що зі зниженням температури

Мікроструктура:

а - доевтектоїдних сталь - ферит (світлі ділянки) і перліт (темні ділянки) при 500х збільшенні, б - евтектоїдна сталь - перліт (1000 '), в - заевтектоідних сталь - перліт і цементит у вигляді сітки (200')

розчинність вуглецю в фериті зменшується від 0,02% при 727 ° С до 0,005% при кімнатній температурі.

У точці S при вмісті 0,8% вуглецю і температурі 727 ° С весь аустеніт розпадається і перетворюється в механічну суміш фериту і цементиту-перліт. Сталь, що містить 0,8% вуглецю, називають евтектоїдной (рис. 15, б). Стали, що містять від 0,02 до 0,8% вуглецю називають доевтектоїдної (рис. 15, а), а від 0,8 до 2,14% вуглецю - заевтектоідних (рис. 15, в).

При температурах, відповідних лінії PSK, відбувається розпад аустеніту, що залишився в будь-якому сплаві системи, з утворенням перліту, що представляє собою механічну суміш фериту і цементиту. Лінію PSK називають лінією перлітного перетворення.

При температурах, відповідних лінії SE, аустеніт насичений вуглецем, і при зниженні температури з нього виділяється надлишковий вуглець у вигляді цементиту (вторинного).

Вертікaль DFKL означає, що цементит має незмінний хімічний склад. Змінюється лише форма і розмір його кристалів, що істотно відбивається на властивостях сплавів. Найбільші кристали цементиту утворюються, коли він виділяється при первинній кристалізації з рідини.

Білий чавун, що містить 4,3% вуглецю, називають евтектичним (рис. 16). Білі чавуни, що містять від 2,14 до 4,3% вуглецю, називають доевтектичний, а від 4,3 до 6,67% вуглецю - заевтектичних.

Мікроструктура білого чавуну при 500х збільшенні:

а - доевтектичний чавун - перліт (темні ділянки) і ледебурит (цементит вторинний в структурі не видно), б-евтектичних чавун -ледебуріт (суміш перліту і цементиту), в - заевтектичних чавун - цементит (світлі пластини) і ледебурит

Після досягнення температури 727 ° С (лінія PSK) аустеніт, збіднений вуглецем доевтектоїдної складу (0,8% вуглецю), перетворюється в перліт. Після остаточного охолодження доевтектичні білі чавуни складаються з перліту, ледебуріта (перліт + цементит) і цементиту (вторинного). Чим більше в структурі такого чавуну вуглецю, тим менше в ньому перліту і більше ледебуріта.

Білий евтектичних чавун (4,3% вуглецю) при температурах нижче 727 ° С складається тільки з ледебуріта. Білий заевтектичних чавун, що містить більше 4,3% вуглецю, після остаточного охолодження складається з цементиту (первинного) і ледебуріта. Слід зазначити, що при охолодженні ледебуріта нижче лінії PSK входить в нього аустенит перетворюється в перліт, тобто ледебурит при кімнатній температурі являє собою вже суміш цементиту і перліту. При цьому цементит утворює суцільну матрицю, в якій розміщені колонії перліту. Така будова ледебуріта є причиною його великої твердості (НВ> 600) та крихкості.

Діаграма стану залізо - цементит має велике практичне значення. Її застосовують для визначення теплових режимів термічної обробки і гарячої обробки тиском (кування, гаряче штампування, прокатка) залізовуглецевих сплавів. Її використовують також у ливарному виробництві для визначення температури плавлення, що необхідно для призначення режиму заливки рідкого залізовуглецевого сплаву в ливарні форми.

ГЛАВА III. залізовуглецевих сплавів



Попередня   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   Наступна

Кристалічної будови 1 сторінка | Кристалічної будови 2 сторінка | Кристалічної будови 3 сторінка | Кристалічної будови 4 сторінка | Кристалічної будови 5 сторінка | Кристалічної будови 6 сторінка | КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ | МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ | Легованих конструкційних СТАЛИ | АЛЮМІНІЙ І АЛЮМІНІЄВІ СПЛАВИ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати