Диаграммы состояний железоуглеродистых сплавов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.2. Микроструктуры технического железа: а – содержание углерода менее 0,006%; б – содержание углерода 0,006…0,02 % 

 

Углеродистыми сталями  называют сплавы железа с углеродом, содержащие 0,02…2,14 % углерода, заканчивающие  кристаллизацию образованием аустенита.

Они обладают высокой  пластичностью, особенно в аустенитном состоянии.

Структура сталей формируется  в результате перекристаллизации аустенита. Микроструктуры сталей представлены на рис. 2.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.3. Микроструктуры сталей: а – доэвтектоидная сталь ; б – эвтектоидная сталь (пластинчатый перлит); в – эвтектоидная сталь (зернистый перлит); г – заэвтектоидная сталь . 

 

По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на доэвтектоидные , структура феррит + перлит (рис.2.3 а); эвтектоидные , структура перлит (П), перлит может быть пластинчатый или зернистый (рис. 2.3 б и 2.3 в); заэвтектоидные , структура перлит + цементит вторичный (П + ЦII), цементитная сетка располагается вокруг зерен перлита.

По микроструктуре сплавов  можно приблизительно определить количество углерода в составе сплава, учитывая следующее: количество углерода в перлите  составляет 0,8 %, в цементите – 6,67 %. Ввиду малой ратворимости углерода в феррите, принимается, что в нем углерода нет.

Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.

Наличие легкоплавкого  ледебурита в структуре чугунов  повышает их литейные свойства.

Чугуны, кристаллизующиеся  в соответствии с диаграммой состояния  железо – цементит, отличаются высокой  хрупкостью. Цвет их излома – серебристо-белый. Такие чугуны называются белыми чугунами.

Микроструктуры белых чугунов представлены на рис. 2.4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.4. Микроструктуры белых чугунов: а – доэвтектический белый чугун ; б – эвтектический белый чугун (Л); в – заэвтектический белый чугун . 

 

По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на: доэвтектические , структура перлит + ледебурит + цементит вторичный ; эвтектические , структура ледебурит (Л) (рис. 2.4 б); заэвтектические , структура ледебурит + цементит первичный (рис. 2.4 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

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.

На свойства металла  оказывает влияние не только содержание углерода, но и те структурные изменения, которые происходят в сплавах при определенных критических температурах.

Исследования влияния  углерода в сплаве и температуры  на структуру стали были обобщены в виде диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов. Эта диаграмма положена в основу многих технологических процессов производства изделий из черных металлов и их термической обработки.

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Аносов В. Я., Озерова М. И., Фиалков Ю. Я., Основы физико-химического анализа Схемы, таблицы, рисунки. М. Наука 1976г. 504 с.
2. Геллер Ю.А., Рахштадт А.Г. Материаловедение. Методы анализа, лабораторные работы и задачи. Изд. 5-е, дополн. и переработ. Под общ. ред. А.Г.Рахштадта. М. Металлургия. 1984г. 384с.с ил.
3. Глазов В. М., Лазарев В. Б., Жаров В. В., Фазовые диаграммы простых веществ, М., 1980 – 367 с.;
4. Гуляев А.П. Металловедение. - М.: Металлургия, 1986. - 544с.
5. Захаров А. М., Диаграммы состояний двойных и тройных систем, 2 изд., М., 1978. – 296 с.;
6. Зломанов В. П., р-Т-х диаграммы двухкомпонентных систем, М.: Изд-во МГУ 1980 – 384 с.;
7. Зотов О.Г., Кисельников В.В., Кондратьев С.Ю. Физическое металловедение. СПБГТУ, 2001
8. Кауфман Л., Бернстейн Г., Расчет диаграмм состояния с помощью ЭВМ, пер. с англ., М., 1972 - 328 с.;
9. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для машиностроительных вузов – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 493 с.
10. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. - М.: Машиностроение, 1990. - 527с.
11. Лившиц Б.Г. Металлография.- М.: Металлургия, 1990.- 236 с
12. Материаловедение: Учеб. пособие для вузов / Под ред. А.Г. Рахштадта. – 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1989. – 454 с.
13. Материаловедение: Учеб. для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И., Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 3 изд., переработ. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. – 648 с.:ил.
14. Петров Д. А., Двойные и тройные системы, Металлургия, 1986. - 256 с.
15. Травин О.В., Травина Н.Т. Материаловедение. – М.: Металлургия, 1989. – 360 с.
16. Тыркель Е., История развития диаграммы железо — углерод, пер. с польск., М., 1968 – 268 с.;
17. Чернов Д. К.  и наука о металлах, под ред. Н. Т. Гудцова, Л.—М., 1950 – 280 с.;