Студопедия КАТЕГОРИИ: АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Система железо-углерод
Особенность диаграммы состояний железоуглеродистых сплавов связана с существованием двух высокоуглеродистых фаз: графита (стабильная фаза) и цементита (метастабильная фаза). В соответствии с этим построены и две диаграммы фазового равновесия – стабильного и метастабильного, которые обычно вычерчивают совместно (рис. 9). Из рис. 9 видно, что в условиях равновесия в Fe-C сплавах возможны различныефазовые состояния. 1. Однофазные: жидкий раствор, существующий в области выше линии ликвидуса ABC'D' (или выше ABCD в случае метастабильного равновесия); d - феррит (Ф) - в области ANH; аустенит – в области NIE'S'G (или в области NIESG при метастабильном равновесии); a -феррит (Ф) в области GP'Q' (или в области GPQ) и. наконец. цементит – в области DFKL. 2. Двухфазные: Ф+Ж, А+Ж, Ф+А и А+Ф – одинаковы при стабильном и метастабильном равновесиях; двухфазные состояния Ж+Г, А+Г и Ф+Г в случае стабильного равновесия и Ж+Ц, А+Ц и Ф+Ц в случае метастабильного равновесия. 3. Трехфазные: ФH +АJ+ЖB при перитектическом равновесии (1494 oС); ЖC' +АE' +Г при эвтектическом стабильном равновесии (1152 oС); ЖC+АE +ЦF при эвтектическом метастабильном равновесии (1145 oС); АS' +ФP' +Г при стабильном (738 oС) и АS +ФP +Ц при метастабильном (723 oС) эвтектоидном равновесии. В зависимости от содержания углерода Fe-C сплавы делят на стали (менее 2 % C) и чугуны (более 2 % C). В отличие от сталей в чугунах возможны эвтектические стабильное ЖC'+АE'+Г и метастабильное ЖC +АE +ЦF равновесия. Наиболее легкоплавкий чугун, по составу соответствующий эвтектической точке C' (или C), называется эвтектическим; чугуны с меньшим содержанием углерода называются доэвтектическими, а с большим – заэвтектическими. При температуре выше линии ликвидуса ABC'D' сплавы Fe-C находятся в жидком состоянии. Линия C'D' является линией насыщения жидкого раствора углеродом в условиях стабильного равновесия. Ниже линии ABC'D' однофазное жидкое состояние нестабильно. В сплавах до 0,53 % С ниже линии AB равновесной является двухфазная смесь жидкости и кристаллов d -раствора (или d -феррита). Сплавы, содержащие до 0,08 % С ниже AH приобретают однофазное состояние d -феррита. В сплавах с 0,08-0.53 % С при перитектической температуре HIB возможно трехфазное перитектическое равновесие ФH +АJ +ЖB. Ниже этой температуры равновесными являются – в зависимости от содержания углерода – двухфазное состояние Ф+А, однофазное аустенитное состояние и двухфазное состояние А+Ж. В сплавах до 0,16 % С ниже NI равновесно однофазное аустенитное состояние. В сталях и доэвтектических чугунах ниже линии BC' равновесно сосуществуют жидкость и кристаллы аустенита, в заэвтектических чугунах ниже C'D' - жидкость и кристаллы графита, а ниже CD возможно и метастабильное существование жидкости и кристаллов цементита. Стали ниже линии солидуса IE' (или IE) приобретают однофазное аустенитное состояние. В чугунах при температуре E'C'F' возможно стабильное эвтектическое равновесие АE' +ЖC' +Г, а при температуре ECF – метастабильное эвтектическое равновесие АE +ЖC +ЦF. Ниже эвтектической температуры E'C'F' стабильным является двухфазное состояние А+Г, а ниже ECF возможно и метастабильное А+Ц состояние сплавов. Фазовые изменения в сталях и чугунах после затвердевания связаны с полиморфными превращениями Ф-А и А-Ф и с изменением растворимости углерода в аустените и феррите, которая характеризуется линиями E'S' (ES) и P'Q' (PQ). На рис .10 приведена структура сталей, а на рис. 11 – структура чугунов с различным содержанием углерода. В заэвтектоидных сталях и чугунах при температурах ниже линии Е'S' стабильными являются двухфазное состояние А+Г, а ниже линии ES возможно и метастабильное состояние А+Ц. В доэвтектоидных сталях ниже линии GS' (или GS) равновесно сосуществуют кристаллы феррита и аустенита. При эвтектоидной температуре P'S'K' (738оС, точка А) и в сталях, и чугунах возможно трехфазное АS' +ФP' +Г стабильное равновесие, а при температуре PSK (723 оС) – трехфазное АS +ФP +Ц метастабильное равновесие. При температурах ниже эвтектоидной P'S'K' стабильным является двухфазное Ф+Г состояние сплавов, а ниже линии PSK возможно существование и метастабильного состояния Ф+Ц. Так как с понижением температуры ниже эвтектоидной растворимость углерода в феррите уменьшается (по линии P'Q' или PQ) практически до нуля, то при комнатной температуре сплавы находятся в двухфазном состоянии Ф+Г (стабильное равновесие) или Ф+Ц (метастабильное равновесие). Эвтектоидный состав Ф+Ц называют перлитом. Его структура приведена на рис.12, б.
Диаграммы состояния трехкомпонентных сплавов (в отличие от двойных – плоских) являются объемными. Они имеют вид трехгранных призм, вертикальные ребра которых обозначают температуру, а в основании находится равносторонний треугольник, на котором обозначается количественное соотношение между тремя компонентами.
Рис.12. Структура до- и эвтектоидной сталей
В заключение необходимо отметить, что анализ диаграмм состояния дает важную информацию, позволяющую специалистам прогнозировать физико-химические и технологические свойства сплавов и выбирать для той или иной технологии обработки наиболее подходящий сплав. Так, для литейного производства весьма благоприятны эвтектические сплавы; лучше всего поддаются пластической обработке сплавы, образующие однородные твердые растворы.
|
|||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2018-04-12; просмотров: 245. stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда... |