Конспект лекций по предмету "Теория материалов"

Узнать цену работы по вашей теме


Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов. Компоненты диаграммы, изотермические превращения.

Диаграмма железоуглеродистых сплавов может быть представлена в двух вариантах: метастабильном, отражающем превращения в системе “железо-карбид железа”, и стабильном, отражающем превращения в системе “железо-графит”. Наибольшее практическое значение имеет диаграмма состояния “железо-карбид железа”, т.к. для большинства технических сплавов превращения реализуются по этой диаграмме. Карбид железа (Fe3C) называют цементитом, поэтому метастабильную диаграмму железоуглеродистых сплавов называют диаграммой состояния “железо-цементит” (Fe-Fe3C).
Компоненты и фазы в железоуглеродистых сплавах
Основными компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо и углерод, которые относятся к полиморфным элементам. В железоуглеродистых сплавах эти элементы взаимодействуют, образуя различные фазы. Под фазой в общем смысле понимается однородная часть системы, имеющая одинаковый химический состав, физические свойства и отделенная от других частей системы поверхностью раздела. Взаимодействие железа и углерода состоит в том, что углерод может растворяться как в жидком (расплавленном) железе, так и в различных его модификациях в твердом состоянии. Помимо этого он может образовывать с железом химическое соединение. Таким образом в железоуглеродистых сплавах могут образовываться следующие фазы: жидкий раствор, аустенит, феррит, цементит.
Аустенит (обозначают A или ) – твердый раствор внедрения углерода в Fe. Имеет ГЦК – решетку, растворяет углерода до 2,14 %, немагнитен, твердость (HB 160-200).
Феррит (обозначают Ф или ) – твердый раствор внедрения углерода в Fe. Имеет ОЦК – решетку, растворяет углерода до 0,02 % (727 °C), при 20 °C менее 0,006 %, ферромагнитен до температуры 769 °C, твердость (HB 80-100).
Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом (Fe3C). Содержит 6,67 % C. При нормальных условиях цементит тверд (HB 800) и хрупок. Слабо ферромагнитен до 210 °C.
Превращения в железоуглеродистых сплавах
Диаграмма состояния Fe-Fe3C (рис. 1) показывает фазовый состав и превращения в сплавах с концентрацией от чистого железа до цементита. Превращения в железоуглеродистых сплавах происходит как при кристаллизации (затвердевании) жидкой фазы (Ж), так и в твердом состоянии.

Рис. 1. Диаграмма состояния Fe – Fe3C (в упрощенном виде).
Первичная кристаллизация идет в интервале температур, ограни-ченных линиями ликвидус (ACD) и солидус (AECF).
Вторичная кристаллизация происходит за счет превращения железа одной аллотропической модификации в другую и за счет изменения растворимости углерода в аустените и феррите, которая уменьшается с понижением температуры. Избыток углерода выделяется из твердых растворов в виде цементита. В сплавах системы Fe-Fe3C происходят следующие изотермические превращения:
Эвтектическое превращение на линии ECF (1147 °C)
ЖС> (АЕ+ЦF);
Эвтектоидное превращение на линии PSK (727 °C)
AS > (ФР + ЦК) .
Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебуритом(Л), а эвтектоидная смесь феррита и цементита – перлитом(П). Ледебурит содержит 4,3 % углерода. При охлаждении ледебурита ниже линий PSK входящий в него аустенит превращается в перлит и при нормальной температуре ледебурит представляет собой смесь перлита и цементита и называется ледебуритом превращенным (Л пр). Цементит в этой структурной составляющей образует сплошную матрицу, в которой размещены колонии перлита. Такое строение ледебурита объясняет его большую твердость (HB 700) и хрупкость.
Перлит содержит 0,8 % углерода. В зависимости от формы частичек цементит бывает пластинчатый и зернистый. Является прочной структурной составляющей с твердостью (HB210).
Линии диаграммы состояния Fе – Fе3C
Линии диаграммы представляют собой совокупность критических точек сплавов с различным составом, характеризующих превращения в этих сплавах при соответствующих температурах.
Рассмотрим значение линий диаграммы при медленном охлаждении.
ACD – линия ликвидус. Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии. AECF – линия солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии. АС – из жидкого раствора выпадают кристаллы аустенита. CD – линия выделения первичного цементита. AE – заканчивается кристаллизация аустенита. ECF – линия эвтектического превращения. GS – определяет температуру начала выделения феррита из аустенита (910-727 °C). GP – определяет температуру окончания выделения феррита из аустенита. PSK – линия эвтектоидного превращения. ES – линия выделения вторичного цементита. PQ – линия выделения третичного цементита.
Области диаграммы состояния Fe – Fe3C
Линии диаграммы: делят все поле диаграммы на области равновесного существования фаз. Каждой области диаграммы соответствует определенное структурное состояние, сформированное в результате происходящих в сплавах превращений.
I – Жидкий раствор (Ж). II –Жидкий раствор (Ж) и кристаллы аустенита (А). III – Жидкий раствор (Ж) и кристаллы цементита первичного (ЦI). IV – Кристаллы аустенита (А). V – Кристаллы аустенита (А) и феррита (Ф). VI – Кристаллы феррита (Ф). VII – Кристаллы аустенита (А) и цементита вторичного (ЦII). VIII – Кристаллы феррита (Ф) и цементита третичного (ЦIII). IX – Кристаллы феррита (Ф) и перлита (П). X – Кристаллы перлита (П) и цементита вторичного (ЦII). XI – Кристаллы аустенита (А), ледебурита (Л) и цементита вторичного (ЦII). XII – Кристаллы перлита (П), цементита вторичного (ЦII) и ледебурита превращенного (Л пр). XIII –Кристаллы ледебурита и цементита первичного (ЦI). XIV – Кристаллы цементита первичного (ЦI) перлита (П) и ледебурита превращенного (Л пр).


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный конспект лекций Вы можете использовать для создания шпаргалок и подготовки к экзаменам.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем конспект самостоятельно:
! Как написать конспект Как правильно подойти к написанию чтобы быстро и информативно все зафиксировать.

Другие популярные конспекты:

Конспект Основные проблемы и этапы развития средневековой философии
Конспект Проблема познаваемости мира. Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм. Взаимосвязь субъекта и объекта познания
Конспект Понятие финансовой устойчивости организации
Конспект Внутренняя политика первых Романовых.
Конспект Понятие мировоззрения, его уровни и структура. Исторические типы мировоззрения
Конспект ПРОБЛЕМЫ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕСТУПЛЕНИЙ
Конспект Синтагматические, парадигматические и иерархические отношения в языке
Конспект Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил. Определение равнодействующей геометрическим способом 13
Конспект Происхождение человека. Основные концепции антропосоциогенеза. Антропогенез и культурогенез.
Конспект Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации