|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Технология конструкционных материалов
Направление подготовки 15.04.05 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств
Программа магистратуры Технология машиностроения
ФГОС ВО по направлению подготовки утвержден приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от «21» ноября 2014 г. № 1485
Квалификация (степень) «Магистр»
Формы обучения – очная и очно-заочная
Нормативный срок освоения программы – 2 и 2, 6 года
Арзамас 2015
1 Практическое занятие №1 «Построение и анализ кривых охлаждения сплавов системы «Железо-цементит»» (МЕ-1 Классификация конструкционных материалов) Задания к практическому занятию
Построить на миллиметровке диаграмму «Железо – цементит», по заданию преподавателя построить кривую охлаждения и анализ фазовых превращений, происходящих при медленном охлаждении из области жидкой фазы до комнатной температуры.
Варианты заданий:
Краткие сведения из теории
Диаграмма (рисунок 1) состоит из нескольких областей, образованных наклонными и горизонтальными линиями. Линии диаграммы фиксируют начало и конец того или иного превращения. Каждая область включает одну или две фазы, которые в свою очередь образуют структурные составляющие. Любая точка диаграммы показывает: а) химический состав сплава; б) температуру сплава; в) фазовый состав сплава; г) структуру сплава.
Компоненты диаграммы Fе-С ( рисунок 1 )
Железо – переходный металл серебристо-белого цвета, температура плавления – 15390С (точка А). Железо – полиморфный металл, может существовать в двух модификациях ( таблица 1 ). Таблица 1 Характеристика железа
Температуры 9110С (точка) и точка 13920С (точка N) являются температурами полиморфного превращения железа, их обозначают соответственно А3 и А4. До температуры 7680С железо ферромагнитно. При 7680С в железе происходит магнитное превращение – переход из ферромагнитного в парамагнитное состояние. Эту точку называют точкой Кюри и обозначают А2. Механические свойства железа технической чистоты: σ в = 250 МПа; σ γ =120 МПа; δ = 50%; Ψ = 80%; КСU = 2, 5 МДЖ/м2; НВ 80. Углерод – неметалл, температура плавления 35000С, плотность – 2, 5 г/см3. Углерод полиморфен, имеет две аллотропические формы, графит и алмаз. В виде графита углерод находится в серых чугунах. В сталях и белых чугунах углерод находится в виде химического соединения цементита (Fe3C).
Рис. 1. Диаграмма состояния железо – цементит
Жидкая фаза (Ж) существует выше линии ликвидус АВСД. Железо хорошо растворяет углерод, образуя однородную жидкую фазу. Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения в Fеα , кристаллическая решетка феррита – ОЦК. Различают низкотемпературный (область GPQ) и высокотемпературный (область АНN) феррит, в соответствии с существованием низкотемпературной (Fеα ) и высокотемпературной (Fеβ ) модификации железа. Максимальная концентрация углерода в низкотемпературном феррите составляет 0, 02% при 7270С (точка Р), в высокотемпературном феррите – 0, 1 % С при 14990С (точка Н). При комнатной температуре содержание углерода в феррите очень мало – 0, 008 % (точка Q). Механические свойства феррита аналогичны техническому железу. Аустенит (А) – твердый раствор внедрения углерода в Fеγ , имеет решетку ГЦК. Аустенит занимает довольно большую область диаграммы NJESG , максимальная концентрация углерода в аустените – 2, 14% при 11470С (точка Е). Аустенит немагнитен, обладает меньшим удельным объемом, чем феррит, пластичен (δ = 40 - 50%), имеет твердость НВ 160-180. Цементит (Fе3С, Ц) – химическое соединение железа с углеродом – карбид железа Fе3С, содержит 6, 67% С, ему отвечает правая ордината диаграммы DFKL. Цементит имеет сложную кристаллическую решетку. Особенностью цементита является его исключительно высокая твердость НВ 800 (цементит легко царапает стекло) и хрупкость. При комнатной температуре цементит ферромагнитен и становится немагнитным выше 2170С. На диаграмме имеются три вышеуказанные однофазные области жидкого раствора, феррита и аустенита, все остальные области диаграммы являются двухфазными ( рисунок 1 ). Первичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов Линия АВСД – линия ликвидус, по этой линии изменяется состав жидкой фазы при кристаллизации сплавов. Участок АВ фиксирует начало выделения из жидкости кристаллов феррита (Ф), участок ВС – кристаллов аустенита (А), участок СД – кристаллов цементита, который называется цементитом первичным (Ц1). Окончание процесса первичной кристаллизации происходит при температурах, лежащих на линии солидус AHJECF, по этой линии изменяется состав кристаллизующейся фазы. Таким образом, первичная кристаллизация сталей (до 2, 14% С) заканчивается образованием аустенита, независимо от того, какие фазовые превращения протекают ранее. Первичная кристаллизация чугунов (2, 14 – 6, 67% С) начинается с образованием аустенита (для сплавов с содержанием углерода до 4, 3% С) или цементита первичного (для сплавов, содержащих 4, 3 – 6, 67% С). В чугунах с 4, 3% С кристаллизация начинается с образованием эвтектики. Особенность первичной кристаллизации чугунов заключается в том, что в них она заканчивается эвтектическим превращение при 11470 С (по линии ЕСF), когда жидкость с концентрацией точки С (4, 3% С) дает две твердые фазы – аустенит точки Е (2, 14% С) и цементит точки F (6, 67 % С), т.е. образует ледебурит (Л).
ЖС(4, 3 %С)
Ледебурит – эвтектика системы FеС – механическая смесь аустенита и цементита, содержащая 4, 3 % С и образующаяся в чугунах при постоянной температуре 1147 0С из жидкого расплава того же состава. Вторичная кристаллизация железоуглеродистых сплавов Превращения в железоуглеродистых сплавах после затвердевания связаны с полиморфизмом железа, изменением растворимости углерода в аустените и феррите с понижением температуры и эвтектоидным превращением. Рассмотрим превращения в твердом состоянии сталей линии GS и GР соответствуют температурам начала и конца превращения аустенита в феррит.
Линия SE – линия предельной растворимости углерода в аустените – при охлаждении соответствует температуре начала выделения из аустенита вторичного цементита ЦII (вследствие уменьшения концентрации углерода в аустените с понижением температуры); при нагреве эта линия соответствует концу растворения вторичного цементита в аустените, т.е.
Линия РQ при охлаждении отвечает температурам начала выделения из феррита третичного цементита в результате уменьшения растворимости углерода в феррите с понижением температуры; при нагреве происходит полное растворение цементита в феррите, т.е.
Линия РSК называется линией эвтектоидного превращения, которое заключается в распаде аустенита состава точки S (0, 8% С) на механическую смесь двух фаз: феррита, состав которого отвечает точке Р (0, 02% С) и цементита Fe3C (точка К, 6, 67% С), т.е. образуется перлит
Перлит эвтектоид системы Fе-С – механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0, 8 % С и образующаяся из аустенита при постоянной температуре 7270 С практически во всех железоуглеродистых сплавах (от 0, 02 до 6, 67 % С). Таким образом, при комнатной температуре в сталях, содержащих 0, 008 % С (точка Q ), существует только феррит, в сталях, содержащих 0, 008 – 0, 02 % С, структура состоит из феррита и третичного цементита. Эти стали называют техническим железом. Стали, содержащие от 0, 02 до 0, 8 % С, называют доэвтектоидными. Эти стали после окончательного охлаждения состоят из феррита и перлита. Стали с 0, 8 % С называют эвтектоидными. Их конечная структура – перлит. Стали, содержащие от 0, 8 до 2, 14 % С называются заэвтектоидными. После охлаждения эти стали состоят из перлита и вторичного цементита. Температуры наиболее важных превращений в сталях обозначаются буквами А (от слова arrent – остановка). Обозначения линий диаграммы и соответствующих им критических точек приведены в таблице 2. Таблица 2 Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-04-11; Просмотров: 729; Нарушение авторского права страницы
; 
.
.
.
.
; 
.