11349

ДИАГРАММА ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД (ЦЕМЕНТИТ). Компоненты, фазы и структурные составляющие железоуглеродистых сплавов

Лекция

Производство и промышленные технологии

Лекция 3 ДИАГРАММА ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОД ЦЕМЕНТИТ. Компоненты фазы и структурные составляющие железоуглеродистых сплавов. Железоуглеродистые сплавы стали и чугуны являются основными наиболее распространенными среди материалов используемых в различных отраслях

Русский

2013-04-07

95.23 KB

56 чел.

Лекция 3

ДИАГРАММА ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД  (ЦЕМЕНТИТ). Компоненты, фазы и структурные
составляющие железоуглеродистых сплавов.

Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны являются основными, наиболее распространенными среди материалов, используемых в различных отраслях промышленности. Эти сплавы описываются диаграммой состояния железо-углерод (цементит) (рис. 1)

Основными компонентами диаграммы являются железо и углерод. Температура плавления железа 1539 0С. В твердом состоянии может находиться в двух модификациях α  (ОЦК-решетка) и γ  (ГЦК-решетка). Модификация Feα  существует при температурах до 9110 и от 13920 до 15390С. Важной особенностью Feα  является его ферромагнетизм ниже температуры 7680С, (точка Кюри).

Модификация Feγ существует в интервале температур от 9110 до 13920С.

Железо с углеродом образует растворы внедрения. Растворимость углерода в железе зависит от температуры и от того, в какой кристаллической форме существует железо.

Твердый раствор углерода в α-Fe  называется ферритом; в γ-Fe- аустенитом.

Содержание углерода в диаграмме Fe-C ограничивается 6,67%, т.к. при этой концентрации образуется химическое соединение Fe3C цементит.

Так как на практике применяют железоуглеродистые сплавы с содержанием углерода не более 5%, то цементит является вторым компонентом рассматриваемой диаграммы.

Цементит имеет сложную кристаллическую  решетку. Температура плавления цементита около 12500С. Полиморфных превращений не испытывает, но при низких температурах слабо ферромагнитен.  Цементит имеет высокую твердость (НВ-8000МПа), но практически нулевую пластичность. Цементит соединение неустойчивое и при определенных условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное практическое значение для получения высокоуглеродистых сплавов – серых чугунов.

Ж+Ф

А

Ж

А+Ц+Л

А+Ф

115°

1147°

1153°

F

D

K

L

C

E

Ц+Л

Ф

Ф+ЦIII

Ф+П

А+ЦII

Ц+П

Ж+ЦI

Ц+Л

S

M

G

П+Ц+Л

Л

Ж+А

t,°C

1539

1500

1400

1300

1200

1100

1000

911

900

800

700

600

Q  0,02        0,8  1                      2 2,14               3                      4      4,3            5                       6            6,67  С,%

            10             20             30             40             50             60             70             80             90           Fe3С,%

Рис. 1 Диаграмма «Железо-углерод (цементит)»

D'

F'

К'

Е'

B

Ф

Ф+А

J

H

P

738°

727°

C

Графит − углерод в свободном состоянии, имеет гексагональную кристаллическую решетку, низкую прочность, мягок, электропроводен, химически стоек.

В сплавах Fe-C существуют две высокоуглеродистые фазы: метастабильная – цементит и стабильная – графит. Поэтому различают две диаграммы состояния  - метастабильную железо-цементит и стабильную железо-графит.

Координаты характерных точек диаграммы «железо-цементит» приведены в таблице  1. 

Таблица 1.

Критические точки диаграммы «Железо-углерод»

Обозначение точки

Т0С

С,%

А

1539

0

Н

1499

0.1

I

1499

0.16

B

1499

0.51

N

1392

0

D

1250

6.67

E

1147

2.14

C

1147

4.3

F

1447

6.67

G

911

0

P

727

0.02

S

727

0.8

K

727

6.67

Q

600

0.01

L

600

6.67

Точка А определяет температуру плавления чистого железа, точка D – цементита. Точки N и G соответствуют температурам полиморфных превращений железа. Точки Н и P характеризуют  предельную концентрацию углерода  соответственно   в высокотемпературном и низкотемпературном феррите. Точка Е определяет наибольшую концентрацию углерода в аустените.

Превращения в сплавах системы FeFe3C происходят как при затвердевании жидкой фазы, так и в твердом состоянии.

Первичная кристаллизация идет в интервале температур, определяемых линиями ABCD (ликвидус) и AHIECF (солидус).

Вторичная кристаллизация вызвана превращением железа одной модификации в другую и переменной растворимостью углерода в аустените и феррите, при понижении температуры растворимость уменьшается. Избыток углерода из твердых растворов выделяется в виде цементита. Линии ES и PQ характеризуют изменение концентрации углерода в аустените (ES) и феррите (PQ).

В системе  FeFe3C происходят три изотермических превращения:

- t – 14990 С, линия HIB – перитектическое превращение.

ФН + ЖВ → АI;

- t – 11470 С, линия ECF – эвтектическое превращение

ЖС → АЕ + Ц;

- t – 7270 С, линия PSK – эвтектоидное превращение

АS → ФР + Ц → П.

Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебуритом, эвтектоидная смесь феррита и цементита называется перлитом.

Следовательно в системе Fe-Fe3C существуют следующие фазы:

- жидкость- жидкий раствор углерода в железе, существующая выше линии ликвидус, обозначается буквой Ж;

-цементит- Fe3C, обозначается буквой Ц;

-феррит- твердый раствор углерода в Feα, обозначается буквой Ф, расположен левее линии AHN и GPQ;

-аустенит- твердый раствор углерода в Feγ,  обозначается буквой А, область расположения NIESG.

Структурными составляющими данной системы являются: феррит (Ф), аустенит (А), цементит (Ц), перлит (П), ледебурит (Л).

Феррит мягкая, пластичная фаза (σв=300МПа, δ-40%, ψ-70%, HB-800-1000 МПа). Различают низкотемпературный и высокотемпературный феррит. Предельная концентрация углерода в низкотемпературном феррите 0,02 % (P), в высокотемпературном-0,1 % (H). Феррит магнитен до 768 0С ( линия МО).

Аустенитпластичен, (δ - 40-50%, НВ = 1000 МПа), не магнитен. Предельная концентрация углерода достигает 2,14% (Е).

Перлитчаще всего имеет пластичное строение и является прочной структурной составляющей (σв-800-900МПа, δ<16%,
ψ-70%,
HB-1800-2200МПа).

Ледебуритпри охлаждении до температур ниже линии SK, аустенит, входящий в него превращается в перлит. Ледебурит ниже линии SK (727 0С) представляет собой смесь перлита и цементита. Ледебурит имеет высокую твердость HB>6000 МПа, но хрупок.

Железоуглеродистые сплавы подразделяют на стали и чугуны.

Стали – сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% С.

Чугуны – сплавы железа с углеродом, содержащие от 2,14 до 6,67 % С.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51558. У чому виявляється милосердя 13.67 MB
  Мета уроку. Навчити учнів пояснювати поняття милосердя альтруїзм егоїзм; наводити приклади милосердя у вчинках висловлювати власне розуміння милосердя та співчуття характеризувати прояви егоїзму у власній поведінці та поведінці інших; формувати навички проявів альтруїзму; розвивати потреби гуманістичної спрямованості; виховувати гуманізм. Засоби мультимедіа вислови про милосердя ілюстрації до теми. Проблемні питання запис на дошці: Що таке милосердя Кого називають альтруїстом а кого ―...
51560. Призначення і функції програми оболонки MS DOS Norton Commander. Запуск програми. Отримання допомоги. Вказівки для роботи з файлами та каталогами 2.34 MB
  У рядку міністатусу панелі що не є поточною виводиться інформація про той файл або підкаталог який стає виділеним після натискання на клавішу Tb. Щоб зробити поточною іншу панель слід натиснути на клавішу табуляції позначену Tb . Якщо натиснути і утримувати клавішу Сtrl то ви побачите що команди на рядочку статуса змінюються тобто їх стане ще десять а якщо натиснути і утримувати клавішу Аlt то ви спостерігатимете ще зміни тобто команд стане ще десять. ВИХІД З NС Для виходу з NС потрібно натиснути клавішу F10.
51561. Следствие ведут первоклашки или прощание с первым классом 73 KB
  Оборудование: Папки первоклассников портфолио Красочный конверт Цветиксемицветик с загадками Звёзды с задачами Красивый мешочек с песком Телеграмма для Бабы Яги Канат Табличка Лесная налоговая инспекция Счёты для Кощея Ларец со смертью Кощея в мягкую игрушку зайца зашить игрушку утку а неё зашить зубочистку Сейф Разрезанное на буквы слово КАНИКУЛЫ Школьный звонок Плакат Кафе Ура каникулы Угощение для детей Костюмы для персонажей Действующие лица: Василиса Прекрасная Звездочет Баба Яга...
51562. Турбота про здоров’я. Особиста гігієна 50 KB
  Виховати санітарну культуру прагнення зберегти своє здоровя. Формувати стійкі мотиваційні установки на здоровий спосіб життя. Хід виховного заходу Вступне слово вчителя: Зрозуміло всім відомо що приємно бути здоровим.
51563. Праздник «До свидания, 1-й класс! Здравствуй, лето! 133.86 KB
  Поспешите угадать Что в ней и откуда передает корзину учителю Дети да это же приходил сам дядя Степа. Кто из взрослых помнит продолжение этой любимой детской книжки многих поколений По фамилии Степанов И по имени Степан Из районных великанов Самый главный великан От ворот и до ворот знал в районе весь народ Где работает Степанов Где прописан где живет Потому что всех быстрее Без особенных трудов Он снимал ребятам змеев С телеграфных проводов. Но нам надо определить: что в корзине и откуда. Но я нечаянно перепутал...
51564. Методичні поради з розвитку мовленнєвих компетентностей учнів 1 класу 80 KB
  Недостатнє поверхове оволодіння основами рідної мови низька культура усного і писемного мовлення незадовільна читацька навичка і розуміння змісту прочитаного серйозно гальмують загальний розвиток дітей не дають їм змоги успішно вчитись засвоювати основи знань що дає школа. Тому у навчальних планах та програмах на чільне місце ставиться навчання рідної мови. Державний стандарт загальної початкової мовної освіти зорієнтовано на всі чотири види мовленнєвої діяльності на уроках української мови: аудіювання слухання і розуміння;...
51565. Откуда берутся шоколад и мед 60 KB
  Задачи: познакомить детей с производством хорошо известныхсладостей шоколад изюм мёд показать их природноепроисхождение. А вы хотите узнать откуда берется изюм мед шоколад. В первой баночке шоколад во второй изюм а в третьей мед.
51566. Обєми многогранників та тіл обертання 10.46 MB
  Спіймати на гарячому ювеліра Архімеду допоміг відкритий ним у ванні евристичний закон: обєм зануреного у воду тіла можна знайти по витісненому тілом обєму води див. щоб знайти обєм циліндра використовували метод апроксимації для обємів подібних тіл принцип Кавальєрі для зрізання формули Сімпсона; д. Додаткове питання вчитель Що необхідно щоб виміряти обєм геометричного тіла Знайти число яке визначає скільки одиничних кубів міститься у даному геометричному тілі. Знайти обєм повітря в кабінеті відповісти на питання:...