Алгоритм анализа диаграмм состояния сплавов.

1 Выделить линию солидус.

2 Под наклонным участком линии солидус находится одна фаза - твердый раствор.

3 Под горизонтальной прямой линии солидус находится механическая смесь фаз, состав этой смеси смотри на «боковых стенках», ограничивающих эту область

4 Если имеется эвтектика, необходимо из т. ε опустить перпендикуляр и указать состав эвтектики (ее состав смотри на концах прямой эвтектического превращения).

5 Если имеется линия понижения растворимости, то необходимо из ее вершины опустить перпендикуляр и указать состав выделяющейся вторичной фазы. Состав выделяющейся вторичной фазы смотри на противоположном конце прямой эвтектического (эвтектоидного) превращения.

Вторичная фаза, в отличие от первичной, выделяется из пересыщенного твердого раствора (а не из жидкого) и имеет высокую степень дисперсности. Выпадающая в объеме зерен твердого раствора высокодисперсная вторичная фаза является препятствием для движения дислокаций и приводит к упрочнению сплава в 3-4 раза. Явление упрочнения сплава, происходящее в процессе распада пересыщенного твердого раствора называется старением. Оно характерно для упрочняемых термообработкой алюминиевых, медных и никелевых сплавов (Д1, АК8, В95, Бр.Б2, Бр.Х…).

Контрольные вопросы

1 Какие сплавы обладают высокими литейными свойствами, а какие высокой пластичностью?

2 Указать механизм повышения прочности сплавов, подвергаемых старению.

3 Провести фазовый анализ и определить количественное соотношение и состав фаз в любой из предлагаемых диаграмм состояния.

Задание по работе

1 Начертить заданную диаграмму состояния (рисунок 5.3, а–ц).

2 Дать буквенные обозначения всем линиям диаграммы.

3 Провести фазовый анализ всех областей и определить количественное соотношение и состав фаз при заданной температуре (температура задается преподавателем).

4  Описать все изотермические превращения в данной диаграмме.

5  Во всех областях диаграммы указать структуры, образующиеся в сплавах данной системы в состоянии равновесия.

6  Построить кривую охлаждения в координатах « температура – время » с применением правила фаз и для заданной концентрации Х объяснить превращения, происходящие в процессе охлаждения.

 

      

 

 

 

 

Рисунок 5.3 – Диаграммы состояния сплавов   

 

 

                                                            

 

Продолжение рисунка 5.3

 

 

 

Продолжение рисунка 5.3

 

 

 

Окончание рисунка 5.3

6 Лабораторная работа № 6. Определение критических точек стали методом пробных закалок

 

Цель работы:

1 Изучение методики определения критических точек в сплавах (на примере углеродистой стали) методом пробных закалок.

 

Оборудование и инструмент: печь SNOL 02/1250; заготовки углеродистой стали.

 

Критическими точками называют температуры фазовых превращений. Так как фазовые превращения сопровождаются тепловым эффектом (выделением или поглощением тепла), скорость охлаждения (нагрева) сплава при их протекании изменяется и на кривых охлаждения (нагрева) появляются горизонтальные участки или изгибы. Критические точки обозначают буквой «A» (фр. «аrret» – остановка) с соответствующими индексами (А₁, А₂, А₃). Для фазовых превращений характерен температурный гистерезис,         т. е. относительно равновесной температуры при нагреве они протекают с перенагревом, а при охлаждении – с переохлаждением. Если превращения происходят при нагреве в обозначении критической точки добавляется индекс «c», а при охлаждении – индекс «r» (например, Ас₁, Аr₁).

Для сталей характерны следующие критические точки.

А_о – точка Кюри для цементита (217 ^oС).

А₁ – температура превращения П«А (727 ^oС). Геометрическое место точек А₁ образует на диаграмме Fe–Fe₃C (рисунок 6.1) линию РSК.

А₂ – точка Кюри для феррита (768 ^оС).

	1200   0С   1000 911 900   800   700

t

	0          0, 4           0, 8         1, 2        1, 6      %       2, 14

 

                                                      С

Рисунок 6.1 – « Стальной » участок диаграммы состояния Fe–Fe₃C

 

Геометрическим местом точек А₃ для сталей является линия GSE диаграммы Fe–Fe₃C (см. рисунок 6.1). При этом точка Ar₃ соответствует началу выделения из аустенита феррита (в доэвтектоидной стали) или цементита (в заэвтектоидной стали), точка Ас₃ – окончанию растворения феррита (доэвтектоидная сталь) или цементита (заэвтектоидная сталь) в аустените. Для заэвтектоидных сталей точка Ас₃ часто обозначается как Ас_m.

Геометрическое место точек А₄ образует на диаграмме Fe-Fe₃C линию NJ, которая показывает при нагреве начало выделения из аустенита феррита, а при охлаждении – окончание растворения феррита в аустените.

Так как критические точки определяют температуру нагрева для различных видов термической обработки, знание их величины имеет большое практическое значение.

Существует несколько методов определения критических точек. Наиболее известными из них являются:

– дилатометрический, основанный на том, что при изменении фазового состава материала, имеющего место при критических температурах, изменяется его объем (длина);

– термический, основанный на построении кривых охлаждения (нагревания);

– структурный, заключающийся в непосредственном изучении под микроскопом происходящих в структуре изменений;

– пробных закалок.

Для определения критических точек А₁ и А₃ в доэвтектоидной стали наиболее простым и доступным является метод пробных закалок.

Закалка заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре с последующим быстрым охлаждением, в процессе которого происходит превращение аустенита в пересыщенный твердый раствор углерода в a-железе, закалочную структуру, обладающую высокой твердостью, называемую мартенситом. Для определения критических точек А₁ и А₃ методом пробных закалок образцы доэвтектоидной стали нагревают до различных температур с интервалом 20–50 ^оС и охлаждают в воде. Если температура нагрева ниже точки А₁, термическая обработка не приводит к фазовым превращениям, и твердость после нее не изменяется. При нагреве несколько выше точки А₁ перлит превращается в аустенит, который при последующем охлаждении превращается в мартенсит, что приводит к резкому увеличению твердости. Однако в связи с наличием в структуре, наряду с мартенситом, феррита она максимального значения не достигает. Повышение температуры нагрева в области, ограниченной точками А₁–А₃, сопровождается растворением феррита в аустените, что приводит к уменьшению в закаленной структуре количества феррита и увеличению мартенсита. Твердость при этом непрерывно повышается. После закалки с температуры точки А₃ сталь имеет мартенситную структуру, и твердость достигает максимального значения. Дальнейшее увеличение температуры закалки не приводит к ее существенному изменению.

 

Контрольные вопросы

 

1 Изложить сущность основных методов определения критических точек.

2 Охарактеризовать критические точки в стали.

3 Каким образом объясняется установление критических точек по графику изменения твердости.

Задание по работе

 

1. Замерить твердость образцов заданной марки стали.

2. Произвести нагрев образцов до температур, приведенных в таблице 6.1 и дать выдержку, продолжительность которой определяется из расчета 1–2 мин на 1 мм диаметра образца.

3. После выдержки в печи закалить образцы в воде.

4. Замерить твердость образцов после закалки.

5. Результаты эксперимента занести в таблицу 6.1 и построить кривую изменения твердости в зависимости от температуры закалки (рисунок 6.2).

6. По полученным данным определить критические точки А₁ и А₃.

 

Таблица 6.1 – Результаты измерения твердости

Номер образца	Температура нагрева под закалку, оС	Твердость НRC	Микроструктура
1 2 3 4 5 6	650 700 750 800 850 900

 

 

Рисунок 6.2 – Изменение твердости образца в зависимости от температуры           

закалки

⇐ Предыдущая123456

Поделиться: