Диаграмма состояния железо-углерод
Диаграмма состояния железо-углерод дает представление о строении углеродистых сплавов – сталей и чугунов (упрощенный вариант диаграммы показан на рисунке 4.1). Первое представление о диаграмме дал Д. К. Чернов еще в 1868г.
Содержание углерода в железе ограничивается 6,67%, так как при этой концентрации образуется химическое соединение – карбид железа (Fе3С) или как его чаще называют – цементит.
Цементит и является вторым компонентом диаграммы.
Точка А (1539о С) соответствует температуре плавления чистого железа. Точка D (1500о С) – температуре плавления цементита.
Для построения диаграммы необходимо знать ее области, линии, температуры, концентрации.
Помимо двух указанных выше концентраций и температур, необходимо помнить ряд других.
Для линии ликвидуса характерными являются также точки:
В (0,51%С, 1490о С), С (4,3%С, 1147о С).
Для линии солидуса характерными являются точки:
Е (2,14%С – предельное состояние углерода в аустените, 1147о С), С (4,3%С, 1147о С), F (6,67%С, 1147о С).
Для линии полиморфного превращения характерными являются точки: G (910о С), S (0,8%С, 727о С), Е.
Фазы в сплавах железа с углеродом представляют собой: жидкий раствор, феррит, аустенит, цементит, и свободный углерод в виде графита.
Феррит - это твердый раствор внедрения углерода в альфа железо. Имеет ОЦК решетку.
Различают низкотемпературный и высокотемпературный феррит. Предельная концентрация углерода в низкотемпературном феррите всего лишь 0,02%, в высокотемпературном 0,1%. Столь низкая растворимость углерода в Feα обусловлена малым размером межатомных пустот в ОЦК решетке. Атомы углерода размещаются в дефектах кристаллической решетки – вакансиях и дислокациях.
Феррит мягкая пластическая фаза.
Феррит - это твердый раствор внедрения углерода в альфа железо. Имеет ОЦК решетку.
.
Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в Feγ.
Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в Feγ.
Он имеет ГЦК решетку, межатомные пустоты которой больше, чем в ОЦК решетке, поэтому растворимость углерода в Feγ значительно больше и достигает 2,14%.
Аустенит пластичен, но прочнее феррита.
Цементит – карбид железа Fe3C, содержит 6,67% С и имеет сложную ромбическую решетку. Цементит тверд и хрупок.
Графит – углерод, выделяющийся в железоуглеродистых спла вах в свободном состоянии. Имеет гексагональную кристаллическую решетку. Электропроводен, химически стоек. Малопрочен, мягок.
Эвтектоидную смесь, состоящую из феррита и цементита, называют перлитом. Перлит имеет пластинчатое строение, кристаллы цементита перемежаются с кристаллами феррита.
Смесь перлита и цементита называют ледебуритом.
В зависимости от содержания углерода в системе (Fe-С) имеются две большие группы сплавов: стали и чугуны.
.
Сталями называют сплавы железа с углеродом, содержащие до 2,14% С. Сплавы с большим содержанием углерода называют чугунами.
Сталь, содержащую 0,8% С, называют эвтектоидной.
Если в стали углерода менее 0,8%, то сталь называют доэвтектоидной, а при содержании углерода более 0,8% - заэвтектоидной.
Структура доэвтектоидной стали состоит из феррита (светлая составляющая) и перлита (темная составляющая).
Структура эвтектоидной стали состоит только из перлита.
Структура заэвтектоидной стали состоит из перлита и цементита вторичного.
.
Чугун, содержащий 4,3% С, называют эвтектическим.
Чугун с меньшим содержанием углерода – доэвтектическим.
Чугун с большим содержанием углерода – заэвтектическим.
.
Эвтектический чугун состоит только из ледебурита.
Доэвтектический – из перлита и ледебурита.
Заэвтектический – из первичного цементита и ледебурита.
Дата добавления: 2016-02-02; просмотров: 1644;