Диаграмма состояния железо цементит

Диаграмма состояния железо цементит

Диаграмма состояния fe-fe3c учитывает процесс кристаллизации сплава железа и углерода (чугуна и чугуна) и изменение структуры при медленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры.

На этом рисунке показан фазовый состав и структура сплава при концентрациях от чистого железа до цементита (6, 67% с). Сплав с содержанием углерода до 2, 14% называют сталью, а от 2, 14 до 6, 67% — чугуном.

• Диаграмма состояния fe-fe3c показана в упрощенном виде. Первичной кристаллизации или затвердевания жидкого сплава начинается при температуре, соответствующей ДСА Ликвидуса. Точка а на этом рисунке соответствует температуре 1539°плавления (затвердевания) железа, а температура около 1600°плавления (затвердевания) точки d-цементита. Солидус aecf соответствует температуре прекращения затвердевания.

При температуре, соответствующей линии переменного тока, аустенит кристаллизуется из жидкого сплава, в то время как линия cd кристаллизует цементит, называемый первичным цементом. При 1147°c и содержании углерода 4, 3% аустенит и цементит (первичный) кристаллизуются одновременно из жидкого сплава с образованием эвтектики-свинца ores. At при температуре, соответствующей Солидусу ae, сплав с содержанием углерода до 2, 14% в конечном итоге затвердевает с образованием аустенита. В ecf solidus сплав с содержанием углерода 2, 14-6, 67% затвердевает со структурой, в конечном итоге образующейся из эвтектических (редебритовых) и жидких сплавов. То есть в интервале 2, 14〜4, 3% с-аустенит, а в интервале 4, 3-6, 67% с-первичный цементит (см. Рисунок 18). 
Во всех сплавах с содержанием углерода до 2, 14%, то есть в Стали в результате первичной кристаллизации образуется однофазная структура-аустенит.

В сплаве с содержанием углерода более 2, 14%, то есть в чугуне, при начальной кристаллизации образуется Эвтектика Ле-дебрита. 

Вторичная кристаллизация (превращение в твердом состоянии) происходит при температурах, соответствующих линиям gse, psk и gpq. Превращение твердого тела происходит за счет перехода железа из одного аллотропа в другой (из γ в α) и изменения растворимости углерода в аустените и феррите.

Когда температура падает, растворимость уменьшается. Избыток углерода выделяется из твердого раствора в виде цементита.

Область диаграммы agse-аустенит. Когда сплав охлаждается, аустенит разлагается, высвобождая феррит при температуре, соответствующей линии gs, а цементит, называемый вторичным, разлагается при температуре, соответствующей линии se.

Вторичным называется цементит, который выделяется из аустенитного твердого раствора в отличие от первичного цементита, который выделяется из жидкого расплава. В области диаграммы gsp присутствует смесь феррита и распадающегося аустенита.

• Ниже линии gp есть только ферриты. При дальнейшем охлаждении до температуры, соответствующей линии pq, из феррита выделяется цементит (3-го порядка). Линия pq показывает, что при понижении температуры растворимость углерода в феррите снижается с 727% при 0, 02°с до 0, 005% при комнатной температуре.

В точке s с содержанием углерода 0, 8% и температурой 727°с Весь аустенит разлагается и превращается в механическую смесь феррита и цементита-перлита. Сталь, содержащая 0, 8% углерода, называется эвтектоидной (рис. 19. 6). Сталь, содержащая 0, 02-0, 8% углерода, называется сверхэвтектоидной, а 0, 8-2, 14% углерода-сверхэвтектоидной.

При температуре, соответствующей линии psk, аустенит, оставшийся в сплаве системы, разлагается с образованием перлита, механической смеси феррита и цементита. Линия psk называется линией преобразования перлита.

При температуре, соответствующей линии se, аустенит насыщается углеродом, а при понижении температуры избыток углерода выделяется в виде цементита (вторичного). 

• Вертикальный dfkl означает, что химический состав цементита не изменяется.
• Изменяются только форма и размер кристаллов, что значительно влияет на свойства сплава.
• Наиболее крупные кристаллы цементита образуются при их выделении из жидкости в процессе первичной кристаллизации. 

Белый чугун с 4, 3% углерода, называют эвтектическим (рис.  20). Белый чугун с содержанием углерода 2, 14-4, 3% называют сверхэвтектическим и 4, 3-6, 67% углерода на эвтектику.

Когда температура достигает 727°c (линия psk), аустенит с восстановленным углеродом до эвтектоидного состава (0, 8% углерода) превращается в перлит.

После окончательного охлаждения белый чугун перед эвтектикой состоит из перлита, красного Брита (перлит+цементит) и цементита (вторичный). Чем больше углерода в структуре такого чугуна, тем меньше перлита и больше красного Брита.

Решение задач	Лекции
Расчёт найти определения	Учебник методические указания

Белый эвтектический чугун (4, 3% углерода) с температурой менее 727°с состоит только из красного кирпича. Белое Пер-эвтектическое железо, которое после окончательного охлаждения содержит более 4, 3% углерода, состоит из цементита (первичного) и красного Брита. Обратите внимание, что когда ледебрайт ниже линии psk охлаждается, аустенит, входящий в него, превращается в перлит. То есть красный брикет при комнатной температуре уже представляет собой смесь цементита и perlite. In в этом случае цементит образует непрерывную матрицу, в которой расположены колонии перлита. Структура этого красного Брита является причиной его высокой твердости (hb> 600) и хрупкости.

• Диаграмма состояния железо-цементит очень важна для практического применения use. It применяется для определения тепловых режимов термической обработки железоуглеродистых сплавов и высокотемпературной обработки давлением (ковка, горячая штамповка, прокатка).

Он также используется для определения температуры плавления на литейном заводе. Это необходимо для того, чтобы установить режим заливки жидких железоуглеродистых сплавов в литейную форму. 

Смотрите также:

Примеры решения задач по материаловедению

Диаграмма состояний Fe – Fe3C	Диаграмма состояния системы свинец олово
Правило фаз Гиббса и правило рычага	Диаграмма состояния системы олово цинк