Компоненты сплава, фазы, двухфазные структуры, характерные точки и линии диаграммы

Компоненты сплава – железо Fe и углерод С.

В чугунах углерод может находиться в свободном состоянии в форме графита, в химически связанном состоянии в виде цементита Fe₃C и в виде твердого растворе в Fe_α. В сталях углерод находится в виде Fe₃C и в виде твердых растворов в Fe_α и Fe_γ.

Графит имеет слоистую структуру (рис. 64.2а), цементит – сложную ромбоэдрическую кристаллическую решетку (рис. 64.2б).

Свойства компонентов приведены в таблице 46.1.

Фазы сплава

1. Жидкий сплав (L).

2. Феррит (α) - твердый раствор внедрения углерода в α – железе. Свойства приведены в табл. 64.1. Имеет ОЦК- кристаллическую решетку.

Область существования феррита – GPQ. При увеличении температуры максимальная растворимость углерода в α–железе увеличивается в соответствии с линией PQ: при нормальной температуре (20 °С) растворимость С в Fе_α составляет 0,006 % (т. Q); при t = 727 °С – 0,02 %
(т. P).

Рис. 46.1. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов

а) б)

Рис. 46.2. Кристаллическое строение графита (а) и цементита (б)

Линия PQ называется линией предельной растворимости углерода в феррите.

Таблица 64.1

Некоторые свойства структурных составляющих

железоуглеродистых сплавов

Компоненты, фазы и двухфазные структуры	t пл, °С	HB, МПа	δ, %
Железо (Fe)
Графит			-
α (феррит)	-
γ(аустенит)	-
Fe3C (цементит)			-
Перлит (α + Fe3C)	-
Ледебурит [(α + Fe3C) + Fe3C]

3. Аустенит (γ) (структура имеет название от фамилии английского металловеда Роберта Остена) - твердый раствор внедрения углерода в
γ –железе. Свойства приведены в табл. 6.1. Имеет ГЦК- кристаллическую решетку. Область существования – AESG. При увеличении температуры максимальная растворимость углерода в γ–железе увеличивается в соответствии с линией ES:

- при t = 727 °С максимальная растворимость составляет 0,8 % (т. S);

- при t = 1147 °С - 2,14 % (т.E).

Линия SE называется линией предельной растворимости углерода в аустените.

4. Цементит (Fе₃С) – химическое соединение Fе и С. Свойства приведены в табл. 64.1.

Характерные точки диаграммы

- точка А – температура плавления Fе (1539 °С);

- точка D – температура плавления Fе₃С (1250 °С);

- точка G - температура перехода Fе_α в Fе_γ (911 °С);

- точка С - эвтектическая точка.

Сплав, отвечающий т. С, имеет минимальную температуру плавления (1147 °С) и называется эвтектическим (что в переводе с греческого означает наиболее легко плавящийся сплав). В этой точке протекает эвтектическое превращение – из жидкого сплава состава т. С одновременно кристаллизуются две твердые кристаллические фазы – аустенит, имеющий состав т. Е и цементит:

L_С → (γ _Е + Fе₃ С).

Механическая смесь аустенита и цементит называется ледебурит (табл. 64.1).

- Точка S - эвтектоидная точка.

Сплав, отвечающий т. S, называется эвтектоидным сплавом. В т. S протекает эвтектоидное превращение – из аустенита состава т. S одновременно кристаллизуются две твердые фазы – феррит, имеющий состав т. Р и цементит:

γ _S → (α _P + Fе₃ С).

Механическая смесь феррита и цементита носит название перлит (табл. 6.1).

Характерные линии диаграммы

- ACD – линия ликвидус;

- AECF - линия солидус;

- ECF- линияэвтектического превращения: L_С → (γ _Е + Fе₃ С);

- PSK - линияэвтектоидного превращения: γ _S → (α _Р + Fе₃ С).

Дата добавления: 2017-01-13