Сплав 4. Эвтектоидная сталь

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

Диаграмма железо - углерод

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_ки 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.

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.

4.3. СТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ.

Сталью называется сплав железа с углеродом и другими элементами с содержанием углерода до 2% (точка Е).

Равновесным состоянием называется такое состояние, при котором все фазовые превращения, присущие сплаву, полностью завершились и сплав получил минимум свободной энергии. Равновесное состояние наступает при очень медленном охлаждении.

Структура стали зависит ото содержания в ней углерода и по структуре и содержанию углерода стали подразделяется: сплавы с содержанием углерода менее 0, 02% (левее точки Р) называется техническим железом, сплавы с содержанием углерода до 0,8% (левее точки S) – доэвтектоидной сталью, сплавы с содержанием углерода 0,8% (точка S) – эвтектоидной сталью, сплавы с содержанием углерода более 0,8% (правее точки S) – заэвтектоидной сталью.

В результате кристаллизации стали получается одинаковая зернистая структура аустенита, не зависящая от содержания углерода. Конечная структура стали и ее свойства зависят от процессов перекристаллизации стали, описываемых подсистемой диаграммы Fе-C, изображаемой на рис. 4

Рис. 4.3. Часть диаграммы состояния сплавов Fе-С, описывающая перекристаллизацию стали

Сплавы I и 2.

Ниже линии GS начинается процесс полиморфного превращения аустенита в феррит. В процессе по­лиморфного превращения содержание углерода в аустените изменяется по линии GS, а в феррите - по линии GР. На линии GP полиморфное превращение заканчивается, и структура сплавов I и 2 состоит из зерен феррита. При дальнейшем охлаждении сплава I в нем никаких структурных превращений не происходит в сплаве 2 происходит физическое охлаждение сплава без структурных превращений. При температуре сплава ниже линии Р(2 феррит пересыщается углеродом и на поверх­ности зерен феррита образуется третичный цементит, при этом количестве образовавшегося цементита третичного будет равно

Структура сплава 1 изображена на рис.4а, сплава 2 - на рис. 4б.

Из диаграммы Fе-С (рис 3) видно, что выше точки S сплав состоит из аустенита, а ниже точки S из феррита состава точки Р и цементита состава точки К. Это значит, что в точки S при постоянной температуре происходит распад аустенита по реакции А_s ® Ф_р+Ц_к . Образующаяся смесь феррита и цементита имеет пластинчатое строение и называется перлитом, а превращение аустенита в перлит называется эвтектоидным или перлитным превращением. После окончания перлитного превращения сплав будет охлаждаться далее, содержание углерода в пластинках феррита будет уменьшаться по линии РQ. При температуре 20^° С перлит будет состоять из пластинок феррита с содержанием углерода 0,01% (точка Q) и пластинок цементита с содержанием углерода 6,67% (точка L). Зерна перлита под микроскопом имеют темный цвет. Полученная структура перлита изображена на рис.4г

Дата добавления: 2014-12-08