yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Різні конспекти лекцій->Содержание->2.3. Будова залізовуглецевих сплавів

Металургія

2.3. Будова залізовуглецевих сплавів

2.3.1. Діаграма стану залізовуглецевих сплавів

Діаграма стану залізовуглецевих сплавів дає уявлення про будову основних конструкційних сплавів — сталей і чавунів.

Структурні складові залізовуглецевих сплавів. Залізовуглецеві сплави можуть мати наступні структурні складові.

Цементит - це хімічна сполука заліза з вуглецем (карбід заліза) Fe3C. В ньому міститься 6,67% вуглецю (по масі). Має орторомбічну кристалічну гратку з дванадцятьма атомами заліза і чотири вуглецю. Характеризується дуже високою твердістю (НВ 800), дуже низькою пластичністю і крихкістю. Температура плавлення становить близько 1600оС.

Феритом називається твердий розчин вуглецю в α- залозі. Вміст вуглецю у фериті дуже невеликий — максимальне 0,02% при температурі 727оС. Завдяки такому малому вмісту вуглецю властивості фериту співпадають з властивостями заліза (низька твердість і висока пластичність). Твердий розчин вуглецю у високотемпературній модифікації Feα (тобто в Feδ) часто називають δ - феритом або високотемпературним феритом. Ферит м’який (80 – 100НВ), пластичний, нижче 768оС магнітний. Він має об’ємноцентровану кубічну гратку.

Аустеніт — це твердий розчин вуглецю в γ- залозі. Максимальний вміст вуглецю в аустеніті складає 2,14% (при температурі 1147оС). Має твердість НВ 220. Аустеніт має гранецентровану кубічну гратку. Він пластичний, немагнітний.

Перліт — це механічна суміш фериту з цементитом. Містить 0,8% вуглецю, утворюється з аустеніту при температурі 727°С. Має пластинчасту будову, тобто його зерна складаються з чергуючих пластинок фериту і цементиту. Перліт є евтектоїдом. Евтектоїд — це механічна суміш двох фаз, що утворюється з твердого розчину (а не з рідкого сплаву, як евтектика).

Ледебурит є евтектичною сумішшю аустеніту з цементитом. Містить 4,3% вуглецю, утворюється з рідкого сплаву при температурі 1147°С. При температурі 727°С аустеніт, що входить до складу ледебуриту, перетворюється на перліт і нижче за цю температуру ледебурит є механічною сумішшю перліту з цементитом.

Фаза цементиту має п'ять структурних форм: цементит первинний, утворюється з рідкого сплаву; цементит вторинний, утворюється з аустеніту; цементит третинний, утворюється з фериту; цементит ледебурита; цементит перліту.

Діаграма Fe-Fe3C. На рис. 9 приведена діаграма стану сплавів заліза з цементитом. На горизонтальній осі концентрацій відкладений вміст вуглецю від 0 до 6,67%. Ліва вертикальна вісь відповідає 100% вмісту заліза. На ній відкладені температура плавлення заліза і температура його поліморфних перетворень. Права вертикальна вісь (6,67% вуглецю) відповідає 100% вмісту цементиту. Буквене позначення точок діаграми прийнято згідно міжнародному стандарту і зміні не підлягає.

Лінія АВСD діаграми є лінією ліквидус. На ній починається кристалізація: на ділянці АВ — фериту, ВС — аустеніту і СD — первинного цементиту. Лінія AHJECF є лінією солідус діаграми.

Залізовуглецеві сплави залежно від вмісту вуглецю діляться на технічне залізо (до 0,02% С), сталь (від 0,02 до 2,14 % С) і чавун (від 2,14 до 6,67% С). Сталь, що містить до 0,8% С, називається доевтектоїдною, 0,8% С— евтектоїдною і понад 0,8% С — заевтектоїдною. Чавун, що містить від 2,14 до 4,3% С, називається доевтектичним, рівне 4,3% — евтектичним і від 4,3 до 6,67% С — заевтектичним.

Структура технічного заліза є зернами фериту або феритом з невеликою кількістю третинного цементиту. Обов'язковою структурною складовою сталі є перліт. Структура доевтектоїдної сталі, складається з рівномірно розподілених зерен фериту і перліту. Евтектоїдна сталь складається тільки з перліту. Структура заевтектоїдної сталі є зернами перліту, оточеними суцільною або переривистою сіткою вторинного цементиту. Для чавуну характерна наявність ледебуриту в структурі. Структура доевтектичного чавуну складається з перліту, вторинного цементиту і ледебуриту, евтектичного — з ледебуриту і заевтектичного — з ледебуриту і первинного цементиту.

 

 

Рисунок 9 - Діаграма стану сплавів заліза з цементитом

 

Оскільки кожна з цих модифікацій заліза взаємодіє з вуглецем, то діаграму стану можна розглядати як триповерхову, що складається з частин І, ІІ, ІІІ (рис. 2). Всі модифікації заліза утворюють з вуглецем тверді розчини проникнення. В області AHN твердий розчин вуглецю в a-залізі - ферит (Ф) (іноді позначають d-твердий розчин). В області AJESG твердий розчин вуглецю в g-залізі - аустеніт (А). В області GSO твердий розчин вуглецю - в низькотемпературній модифікації a-заліза (Ф).

Значення діаграми залізо - цементит полягає в тому, що вона дозволяє пояснити залежність структури і, відповідно, властивостей сталей і чавунів від вмісту вуглецю і визначити режими термічної обробки для зміни властивостей сталей.

 

 

 

 

12