Система железо-углерод. Диаграмма состояния железо-углерод

 

Система железо углерод имеет следующие фазы: жидкость, феррит, аустенит, цементит, графит.

В жидком состоянии железо и углерод имеют неограниченную растворимость друг в друге.

Феррит. Существуют две разновидности феррита – низкотемпературный a-феррит и высокотемпературный d-феррит.

Низкотемпературный a-феррит (феррит) – твердый раствор внедрения углерода в a-железо, которое имеет объемно-центрированную кубическую решетку (ОЦК решетка). Предельная растворимость углерода в феррите равна 0, 02% при 723°С (точка Р на диаграмме Fe-C). При понижении температуры растворимость углерода в феррите уменьшается и при 20°С равна 0, 01% (точка Q).

Феррит мягок (твердость по Бринеллю 70-80 ед.), обладает большим относительным удлинением (до 40%). Под микроскопом феррит выглядит в виде светлых однородных зерен.

Высокотемпературный d-феррит – твердый раствор внедрения углерода в d-железо которое имеет ОЦК решетку. Максимальная растворимость углерода в d-феррите равна 0, 01% при 1492°С (точка Н).

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в g-железо которое имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК решетка). Максимальная растворимость углерода в аустените равна 2% при 1130°С (точка Е). При температуре 723°С аустенит содержит 0, 8% углерода (точка S).

Цементит – химическое соединение углерода с железом – карбид железа Fe₃C содержащий 6, 67% C имеет сложную ромбоэдрическую решетку с плотной упаковкой атомов. Цементит обладает высокой твердостью (твердость по Бринеллю » 800 ед.) и хрупкостью. Цементит является метастабильной фазой, т. е. при нагревании до высокой температуры он становиться нестабильным и распадается на стабильные фазы аустенит и графит.

По структуре цементит различают:

1. Первичный Ц – кристаллизуется из жидкости при температу­ре, соответствующей линии СД. Под микроскопом наблюдается в ви­де светлых пластин (альбом).

2. Вторичный Ц – образуется при выделении углерода из аустенита при понижении температуры, от 1130 до 723°С (линия ЕS). Под микроскопом в сталях с содержанием более 0, 8% С цементит вто­ричный наблюдается в виде сетки по границам зерен (рис. 2д, альбом).

3. Третичный Ц – образуется при выделении углерода из фер­рита при температурах ниже 723°С. Хорошо наблюдается в сталях с содержанием 0, 01…0, 02% С в виде отдельных островков по границам зерен феррита (рис. 2б, альбом).

Графит – углерод в свободном состоянии, является стабильной фазой.

Двухфазные составляющие

В системе железо-углерода имеются две двухфазных струк­турных составляющих: перлит и ледебурит.

Перлит – эвтектоидная смесь феррита и цементита пластинчатого строения с содержанием углерода 0, 8%, образуется из аустенита при постоянной температуре на линии эвтектоидного превращения РSК по реакции А_s®Ф_р + Ц_к и находится при этой темпе­ратуре в равновесии с аустенитом состава точки S.

Ледебурит – эвтектическая смесь образуется из жидкости при постоянной температуре на линии эвтектического превращения ЕСF по реакции Ж_с® А_E+Ц_F, содержит 4, 3% С и состоит в интер­вале температур от линии ЕСF до линии РSК из смеси аустенита и цементита, а при температуре ниже линии РSК из перлита и цементита. На линии ЕСF ледебурит находится в равновесии с жидкостью состава точки С. При комнатной температуре ледебурит состоит из пластин цементита, в которых расположены столбики перлита.

Рис. 2. Структура железо-углеродистых сплавов в равновесном состоянии:

а, б, в) доэвтектоидные сплавы; г) эвтектоидный сплав; д)заэвтектоидный сплав

Диаграмма железо-углерод

Диаграмма железо – углерод (рис.3), изображаемая сплошными лини­ями, является метастабильной диаграммой железо-цементит, а диаграмма, изображаемая пунктирными линиями, является стабиль­ной диаграммой железо-графит.

АВСД (АВС¢ Д¢ ) – линия ликвидус в метастабильной (стабильной) диаграмме.

АНJЕСF (АНJЕ^¢ С^¢ F^¢ ) – линия солидус в метастабильной (стабильной) диаграмме.

АВ и АН – линии начала и конца кристаллизации феррите.

ВС (ВС^¢ ) и JE (JЕ^¢ ) – линии начала и конца кристаллизации аустенита в метастабильной (стабильной) диаграмме.

HJB – линия перитектического превращения. Точка Jявляется перитектической точкой.

ECF(E^¢ C^¢ F^¢ ) – линия эвтектического превращения в метастабильной (стабильной) диаграмме.

NH и NJ – линии начала и конца полиморфного превращения d-феррита в аустенит.

СД (С^¢ Д^¢ ) – линии начала кристаллизации цементита (графита) в метастабильной (стабильной) диаграмме.

С (С^¢ ) – эвтектическая точка в метастабильной (стабильной) диаграмме.

ЕS (E^¢ S^¢ ) – линии ограниченной растворимости углерода в аустените в метастабильной (стабильной) диаграмме.

РQ (Р^¢ Q^¢ ) – линия ограниченной растворимости углерода в феррите в метастабильной (стабильной) диаграмме.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. D. СОЦИОИДЕОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЕЩЕЙ И ПОТРЕБЛЕНИЯ
2. DFD - диаграмма потоков данных
3. I. Методика оценки финансового состояния заемщиков – юридических лиц.
4. I. Методические принципы физического воспитания (сознательность, активность, наглядность, доступность, систематичность)
5. III. Помощь при неотложных состояниях.
6. III.3. Система классификационных единиц
7. MRPII–система как черный ящик
8. VI. Система оценки результатов освоения Рабочей учебной программы
9. А. Лупа. Б. Проекционный аппарат. В. Перископ. Г. Оптическая система глаза. Д. Любой из перечисленных в ответах А — Г систем.
10. Аварии на коммунально-энергетических системах.
11. Автоматизированная информационно-управляющая система в чрезвычайных ситуациях
12. Автоматизированная система оказания услуг в режиме «МФЦ»