8 9
плава, содержащего 4,3 % С при температуре 1147 °С. Твердость леде-
бурита 600...700 НВ. Он очень хрупок. Так как при температуре ниже 727 °С
аустенит превращается в перлит, то ледебурит ниже температуры 727 °С
состоит из перлита и цементита.
В процессе охлаждения при содержании углерода в сплавах выше
предела растворимости он может выделяться в виде графита. Чаще все-
го он присутствует в высокоуглеродистых сплавах – чугунах, когда при
кристаллизации из жидкого раствора флуктуации состава могут обеспе-
чить образование зародышей и рост его кристаллов.
В малоуглеродистых сплавах для образования кристаллов графита
нужны очень большие флуктуации состава и при обычно достигаемых
скоростях охлаждения возникает интерметаллидная фаза – Fe
3
C. Соеди-
нение Fe
3
C имеет ромбическую пространственную решетку, составлен-
ную из октаэдров, в вершинах которых находятся ионы железа, в центре –
ион углерода. Соединение Fe
3
C метастабильно, при длительном нагре-
вании оно разлагается на железо и графит, при высоких температурах
этот процесс идет очень быстро, что не позволяет точно определить тем-
пературу плавления цементита.
В твердых растворах и в цементите атомы железа и углерода поло-
жительно ионизированы, т. е. углерод ведет себя подобно металлу, по-
этому все
эти фазы (Ф, А, Ц) имеют металлическую природу и обладают
металлическими свойствами.
Таким образом, в твердом состоянии железоуглеродистых сплавов
могут существовать четыре фазы: феррит, аустенит, цементит и графит (Г).
3. Диаграмма состояния железо–цементит
Диаграмма состояния – это графическое изображение фазового
состояния всех сплавов данной системы в зависимости от температуры
и концентрации компонентов. Обычно
диаграммы строятся для равно-
весных условий и могут характеризовать процессы, происходящие в спла-
вах при малых скоростях нагрева и охлаждения.
Среди диаграмм состояния металлических сплавов самое большое
значение имеет диаграмма состояния железо–углерод (цементит). Осно-
вы изучения железоуглеродистых сплавов были заложены знаменитым
русским ученым Д. К. Черновым, который в 1868–1869 гг. опубликовал
первую
работу на эту тему. В результате этих и других работ мы распола-
гаем в настоящее время диаграммой состояния железоуглеродистых спла-
вов, позволяющей судить о строении сплавов в зависимости от состава
и температуры, изучать возможные изменения в строении и свойствах
железоуглеродистых сплавов в случаях неизбежного или необходимого
отклонения от условий равновесия.
Диаграмма состояния
сплавов железо–углерод необходима:
для установления правильных условий литья деталей (температу-
ры плавления и заливки сплава, литейных свойств сплава);
для назначения оптимальных режимов горячей деформации ме-
таллов (ковки, штамповки, прокатки);
для назначения различных режимов термической и химико-тер-
мической обработки деталей из стали и чугуна;
при разработке технологии сварки.
Наиболее простым методом построения диаграмм является терми-
ческий метод, при котором фазовые превращения в сплавах, как прави-
ло, сопровождаются тепловым эффектом, т. е. выделением или поглоще-
нием тепла. На температурных кривых, характеризующих процесс на-
грева или охлаждения сплава, тепловой эффект проявляется в виде оста-
новки (площадки)
или точек перегиба, которые указывают на изменение
скорости охлаждения. Остановка на кривой свойственна обычно превра-
щению при постоянной температуре, перегиб – превращению в темпера-
турном интервале.
Таким образом, по остановкам или перегибам на кривых охлажде-
ния можно установить температуры начала и конца фазовых превраще-
ний, т. е. определить так называемые критические точки.
Температур-
ные остановки на кривой охлаждения железа 1539, 1392, 911 и 768 °С
являются критическими точками.
Существуют два вида диаграмм состояния железоуглеродистых
сплавов: метастабильные, изображенные сплошными линиями, харак-
теризующие превращения в системе железо–карбид железа (цементит
Fe
3
C), и стабильные, изображенные штриховыми линиями, характери-
зующие превращения в системе железо–графит.
Наибольшее практическое значение имеет метастабильная диаграм-
ма состояния, так как она описывает строение сталей и белых чугунов,
а по системе железо–графит формируется структура лишь серых чугунов.
На рис. 1.2 приведена упрощенная диаграмма состояния железо–
цементит без детального изображения
высокотемпературного перехода
Fe
Fe . Диаграмма состояния строится в координатах температура–
концентрация и является обобщенным результатом большого количества
экспериментальных кривых охлаждения.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- …
- следующая ›
- последняя »
