Оглавление:
Диаграмма состояния системы Fe—Fe3C Фазы в железоуглеродистых сплавах. Стабильная и метастабильная диаграммы
- Диаграмма состояния фазовой системы Fe-Fe3C железоуглеродистого сплава.Стабильные и метастабильные графики На рисунке 5.1 показан структурный вид состояния сплавов Fe-Fe3C.Левая ордината соответствует 100% содержанию Fe, а правая сторона-6,67% соответствует содержанию C(100% Fe3C).Правая вертикальная ось показывает температуру плавления fe3c (около 1600 секунд C), соответствующую точке D на рисунке.
FE также строится для температуры полиморфного превращения Fe 1392°С (точка N) и 911°С (точка G), поскольку левая вертикальная ось имеет модификацию в дополнение к точке плавления FE 1539°С (точка A на рисунке). Так, ордината на рисунке соответствует чистым компонентам сплава (Fe и Fe3C), а между ними точка, соответствующая сплаву различной концентрации 0-6. 6%
С. Соединение Fe3C при определенных условиях (цементирующее） Людмила Фирмаль
Если вы имеете любой вопрос, то пожалуйста чувствуйте свободным контактировать usit зависит от содержания Si, Mn и других элементов, так же, как охлаждая тарифа ingot. In в этом случае C выделяется в свободном состоянии сплавом в виде graphite. In в этом случае отсутствуют 2 системы сплава: Fe-Fe3C и Fe-C. они заменяются одной системой сплава Fe — C, которая не имеет соединения. Рисунок нанесен на 2 линии.
Сплошная линия соответствует системе сплава Fe-Fe3C(когда C осаждается в виде цементита Fc3C), а пунктирная линия соответствует системе сплава Fe-C (когда C осаждается в виде графита). Твердотельная диаграмма называется цементит, а разорванная диаграмма состояния называется графит. Обычно превращение стали (при нагреве и охлаждении) происходит по цементной диаграмме, а превращение чугуна происходит как по цементной диаграмме, так и по графитовой диаграмме.
- В рассматриваемой системе существуют следующие фазы (рис.5.1): раствор Fe CS на линии Ликвидуса A BCD)и цементит вертикальный DFRL. На рисунке 5.2 показаны фазовые и структурные компоненты железоуглеродистого сплава. Цементит(C или Fe3G) имеет сложную ромбическую решетку. Под микроскопом этот структурный компонент имеет форму пластинок или частиц разного размера. Цементит твердый (800 НВ) хрупкий, его пластичность близка к нулю.
Различают цементит, выделяющийся из жидкого сплава (первичный цементит или C -область CDF), от цементита, выделяющегося при первичной кристаллизации, и от твердого раствора y-аустенита (правая область вторичного цементита или C \ 1-SE).кроме того, при разложении твердого раствора a (правая область PQ) выделяется третичный цементит или Дш. Все формы цементита имеют одинаковую кристаллическую структуру и свойства, но разные размеры частиц-пластин или зерен.
Самая большая частица-Ts1, а самая маленькая частица-Ts1. Людмила Фирмаль
Цементит до 217 л. с. (точка Кюри) является ферромагнитным и парамагнитным при высоких температурах. Феррит*(Ф, а или Fea) представляет собой твердый раствор C в Fea. структурные компоненты a-Fe растворяются в небольшом количестве и представляют собой практически чистый ВЭД. Область ВЭД диаграммы состояния слева от линий GPQ и AHN. На феррите имеется решетка KB. Под микроскопом(рис. 5.2,а), они имеют вид легких частиц разных размеров.
Феррит мягкий (твердость 80 HB) и пластичный. Пластичность феррита зависит от размера зерна. Чем мельче зерно, тем выше пластичность. До 768°C (точка Кюри) является ферромагнитным и парамагнитным при высоких температурах. * Название происходит от цементной структуры. ** Железо (лат.- Из железа. Аустенит* [L, y или FeT©1 представляет собой твердый раствор с включением в Fe7.In диаграмма состояния, площадь аустенита NJESG. Аустенит имеет решетку К12.Под микроскопом (рис.5.2,г) она имеет форму двухлинейной световой частицы. Своя твердость 220NV. Аустенит является парамагнитным.
Рисунок 5.2.Фазовые и структурные компоненты железоуглеродистого сплава： а-феррит (HZOO); Б-раса цементной легкой сетки с перлитом в качестве фона (X300). c-ледебрит и легкие цементные осадки (hZOO); g-аустенит (X250); d-Пласто-шатиперит (HZOO); e-гранулированный перлит(X250); HP-ледебрит (X250); bright-LED поверх яркой светодиодной фотопечати предварительно вытравленного основного металла (X250） G rafit имеет решетку GB, в которой атомы расположены слоями. Под микроскопом (рис.5.2,Н) она выглядит как пластина (серый чугун) различной формы и размеров. Хлопья (томительно-тягучее литое Железо), и сферически (высокопрочное литое железо).
Для сплавов с содержанием 1499°C от 0,14 до 0,5%, LB-tFn — > Aj *В названии » английский ученый Р. Остин. Эвтектические превращения проводят по линии ЕЭК для сплавов с температурой 1147 ° С и содержанием молибдена более 2,14%.） ЛНР- * * АЭ 4-С. Божьи коровки (L)*представляют собой смесь аустенита и цементита. Это происходит во время первичной кристаллизации при 1147°С (это самая низкая температура кристаллизации системы сплава Fe —С).Аустенит, который является частью восстановительного света, превращается в перлит при 727 ° C и колеблется от 727 ° C до приблизительно 20°C при комнатной температуре, восстановительный свет состоит из смеси перлита и цементита.
Его твердость составляет около 700 НВ, что делает его очень уязвимым. Выступ характерен для структуры белого чугуна(рис. 5.2, г). В случае сплавов с содержанием 727°С и 0,02〜0,025% С эвтектоидное (перлитное) превращение проводят по линии ПСК FR 4-C- Перлит (/7 Если цементит представляет собой пластину) или зернистый (рис. 5.2, е) структура (если цементит-это частица).В зависимости от структуры, его твердость составляет 160-190 HB (гранулированный) и 190-230 HB (слоистый).
Гранулированный перлит более пластичен. Рассмотрим верхней правой части диаграммы состояния(рис. 5.3). Все сплавы в диапазоне концентраций от 4,3 до 6,67% c кристаллизуются как сплав/.в точке 1 однофазный жидкий раствор cooled. At интервалы/ — 2, первичные кристаллы цементита (Hi) выпадают в осадок. В 2 фазах 2-компонентной системы С = −1, поэтому возможно медленное охлаждение(рис. 5.3.6). кроме того, кристаллизация высокоуглеродистого цементита приводит к обеднению С в растворе. Состав раствора изменяется в области 1-с (Ликвидус).
По достижении 1147e C (точка 2), в заэвтектического сплава (4.3% с) кристаллизуется в виде эвтектики из аустенита (Л/;, 2% С) и цементита. Это леди Брайтс. = 0 для 3 фаз (жидкий раствор, аустенит и цементит) возникает инвариантное равновесие. Состав фазы или температура не может быть изменена. Она характеризуется площадью 2-2 на кривой охлаждения(рис. 5.3.6).
После затвердевания сплав состоит из цементита первичного и восстанавливаемой эвтектики и дополнительно охлаждается. В случае эвтектических сплавов, когда жидкая фаза охлаждается, кристаллизация начинается в точке 3.Образуется редебулитовая эвтектика. Это происходит, когда температура составляет 1147°С (L4-А4 -=; с= 0; неравномерное равновесие). * Немецкий ученый А. По поручению Ледебура.
** Название происходит от Жемчужной структуры. Щадкон на кривой охлаждения 3-3(рис. 5.3, 6).Структура этого сплава состоит из восстановительной эвтектики. Как и в случае сплава III, все сплавы с содержанием C от 2,0 до 4,3% кристаллизуются, начиная с точки 4 до точки 5, и первичный Кристалл аустенита (L) выпадает из жидкой фазы. В диапазоне температур до 1147°C возможно замедленное охлаждение(L× — H; c = K, секция 4-5).Когда температура падает до 1147°C, состав жидкой фазы изменяется в секции 4C (Ликвидус), а состав аустенита изменяется в секции 4 ′ E(Солидус).
При достижении температуры 1147 ° С сплав состоит из первичного кристалла аустенита (2% С) и жидкой фазы эвтектического состава (4,3% С).Кристаллизация редуктивного эвтектики приводит к длительной равновесия. Она характеризуется площадью от 5 до 5 дюймов(рис. 5.3.6).После затвердевания структура сплава состоит из крупных аустенитных зерен, окруженных восстановленной эвтектикой. Рис. 5.3 диаграмма состояния (а) в правом верхнем углу и кривая охлаждения (б） Рассматриваемый сплав имеет общий структурный компонент-восстановительную эвтектику.
* Чрезмерные кристаллы аустенита появляются в гиперэвтектическом сплаве///и чрезмерные кристаллы цементита появляются в гиперэвтектическом сплаве/ / •аустенит, высокоуглеродистый сплав, метаморфизуется при дальнейшем охлаждении в твердом состоянии. Рассмотрим левую часть преобразования состояния без теоретического преобразования (рис. 5.4, а). Все сплавы, содержащие 0,8-2,0% C, кристаллизуются как сплав IV. кристаллизация сплава начинается после достижения точки 1.In в интервале 1-2 образование аустенита заканчивается, а при охлаждении состав изменяется за счет охлаждения G-2 (Солидус).
в областях 2-3 однофазная структура аустенита cooled. At Точка 3 (пересечение с линией SE), мы достигаем максимального насыщения C аустенита. При дальнейшем охлаждении вторичный цементит осаждается из пересыщенного аустенита (Панель управления.)При понижении температуры до 3-4°С состав аустенита изменяется в 3-х областях (линия с ограниченной растворимостью).
В точке 4 сплав / V состоит из аустенита, содержащего вторичный цементит (CC) и 0,8% C(состав аустенита соответствует точке S). При 727e C твердый раствор C в FeT(аустенит) превращается в механическую смесь феррита и цементита (концентрация 0,025% C точка P). При достижении температуры 727e C Состояние сплава изменяется следующим образом: С11 4 * ^ 0.8%С(^ О. OOZUoS 4-Ц)4-Ци- рке. 5.4.Левая сторона диаграммы состояния (а) и кривой охлаждения(6） Первоначально выделяют 3 фазы: аустенит, феррит и цементит. В 3 фазах система инвариантна и преобразование происходит при постоянной температуре 727°C.
It характеризуется площадью 4-4 ′ (рис. 5.4, б).Кристаллизация аустенита (секция 1-2) и осаждение вторичного цементита (секция 3-4) обозначены кинком (c = 1). Механическая смесь, образованная при 727°с из аустенита осаждением частиц феррита и цементита из твердого раствора(0,8% С), представляет собой соосаждение-перлит. Эвтектоидная температура 727°c соответствует нижней строке диаграммы состояния PSK и показана следующим образом: Сплав V (0,8%C) является эвтектоидным. Кристаллизация с образованием аустенита происходит в интервале 5-6 (см. Рисунок 5.4, а).
Затем аустенит охлаждают до температуры точки 7 (727eC), происходит эвтектоидное превращение и формируется перлитная структура. Сплав V имеет изгиб при температуре кристаллизации (секция 5-6) и платформу при перлитном превращении (секция 7-7′). Все сплавы с содержанием 0,025-0,8% кристаллизуются подобно сплаву VI. кристаллизация с образованием аустенита происходит в интервале 8-9.Когда однородный аустенит охлаждается до температуры точки 10, феррит высвобождается, и его состав изменяется в области 10’-P (линия PG) максимальной растворимости C в феррите. Состав аустенита изменяется в области 10-S (линия GS).
При 727°c сплав VI состоит из избыточного феррита (0,025%C) и совместно осажденного аустенита (0,8% C).Произойдет метаморфоза перлита. Структура сплава VI после окончания метаморфоза、 5 5 верхняя левая часть фазовой диаграммы, содержащей перитектическое преобразование (а) и кривую охлаждения (б) Перлит является отличительным структурным компонентом этой группы сплавов (IV, V и VI).
Рассмотрим верхнюю левую часть фигуры в перитектическом преобразовании (рис.5.5, а). Кристаллизация сплава IX (менее 0,1% С) происходит без перитектической реакции в интервале 1-2 и заканчивается образованием 6 ferrites. In другими словами, твердый раствор с образуется при высокотемпературном риформинге Fea. In область 3-4, феррит изменится на аустенит, и его состав изменится с областью 3 ′ −4 (линия AV).Кривая охлаждения характеризуется 8 + а превращениями (2-фазовое равновесие) и 2 закрутками при кристаллизации.
Кристаллизация сплава VIII происходит в диапазоне 5-6.In в этом случае состав образующегося b-феррита изменяется вдоль участка 5′ — H (линия Солидуса AN), а состав жидкой фазы изменяется вдоль участка 5-B(Ликвидус AB). в точке 6 (1500°C) происходит перитектическая реакция между концентрацией 0,1% C (точка H) B феррита (Ф£) и концентрацией 0,51% C (точка B) в жидкой фазе. Ф<, 4-Л — >Ф44-А.
В результате трансформации перитектический Кристалл образуется из 0,18%C 6 ферритов и аустенита (точка J). В 3-х этапов (л, Ф5, А), происходит инвариантного равновесия. Она характеризуется площадью 6 на 6 дюймов(рис. 5.5, б).При дальнейшем охлаждении 6 ферритов в интервале 6-7 превращаются в аустенит, состав которого изменяется по сечению i〜7 (линия NJ).
В сплаве VIII кристаллизация начинается в точке 8.At точка 9 (1500°C) перитектическая реакция начинается и заканчивается полным превращением 6 ферритов в аустенит (инвариантное равновесие, участок 9-9′, рис. 5.5, б}： Fb 4-L и 4 * Z *. При дальнейшем охлаждении аустенит кристаллизуется из жидкой фазы, и его состав изменяется вдоль участка 1-10 Солидуса. Ниже точки 10 структура сплава VII представляет собой аустенит. 0. 0.0, 0.08, 0 / НЗ. г. (Л)б） Рисунок 5.6.Левая часть фазовой диаграммы(а) и кривая охлаждения(б） Поэтому сплавы этой группы завершают высокотемпературную метаморфозу с образованием аустенита.
Диапазон концентраций сплава X составляет 0-j-0,025%C(максимальная растворимость C в феррите).Самая левая часть диаграммы показана на рисунке. 5.6.Имеются участки для замедленного охлаждения в интервале 1-2 (кристаллизация 6 ферритов), 3-4 (конверсия 6 ферритов в аустенит), 5-6 (конверсия аустенита в феррит) и 7(выделение пересыщения c ферритом по линии).в этих интервалах наблюдаются 2 фазовых равновесия (c = 1), которые могут привести к задержке охлаждения.
При максимальной растворимости С в феррите (727°С при 0,025%) выделяется третичный цементит (Cn0 ниже линии максимальной растворимости PQ). Рассмотренная диаграмма состояния Fe-Fe3C является метастабильной (неравновесной), поскольку она была получена в условиях относительно быстрого охлаждения, когда C находился в форме Fe3C. При медленном охлаждении железоуглеродистого сплава или введении вместо цементита способствующего пиритизации Si получают C в структурно свободном состоянии в виде графита, который является продуктом разложения цементита по реакции. Fc3C = 3Fe — / — C.
Рисунок 5-7 Классификация железоуглеродистых сплавов по фазовой диаграмме системы Fe-FeaC Превращение, происходящее с выделением графита, обозначено пунктирной линией на диаграмме состояния железоуглеродистого сплава. Диаграмма состояния Fe-C устойчива (равновесна).С его помощью изучается серое железо, структурной особенностью которого является наличие графита, выделяющегося на ферритовой основе.
Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов является наиболее важной фигурой в материаловедении. Рассмотрим классификацию железоуглеродистых сплавов по диаграмме состояния Fe-F3C(рис. 5.7). В зависимости от содержания с, железоуглеродистые сплавы делятся на 2 группы: стальные (левая сторона точки Е рисунка, до 2% С) и чугунные (правая сторона точки Е рисунка, 2% С и более).
В зависимости от содержания углерода, сталь pre-эвтектоидная (слева от точки С на рисунке, до 0,8% с), эвтектоидные (соответствует точка С на рисунке, 0.8% с), заэвтектоидного (прямо с точки в рисунке, 0.8% с).Микроструктура стали показана на рисунке. 5.8. Рисунок 5.8 микроструктура медленно охлаждаемой углеродистой стали：
И-дуэт куттид(0,2%с). Х250; б-эвтектоидная (0.8%). HZOO; a — для коэпозиции (1,2%). X25O. Рисунок 5.9.Белый чугун микроструктура(Х250); а-до-эвтектического (3.0%с); б-эвтектический (4.3%С); а-hyperutectic (5.0%с） Чугун, в зависимости от содержания с, подразделяют на: технический (слева от точки С на рисунке, от 2 до 4,3% с), эвтектический (соответствует точке С на рисунке, 4,3% С) и гиперэвтектический (справа от точки С на рисунке). 4,3%с).Микроструктура чугуна показана на рисунке. 5.9.
Смотрите также:
| Углеродистые стали | Основы построения и анализа диаграмм состояния тройных сплавов |
| Чугуны | Основные характеристики Fe и С |
