Діаграма стану залізо-вуглець. Описати «стальну область»

Діаграма стану з обмеженою розчинністю компонентів

Сплави з обмеженою розчинністю компонентів у твердому стані належать до найбільш поширеного класу металевих систем. Обмежена розчинність утворюється, коли компоненти відрізняються типом кристалічної ґратки, розміром та електронною будовою атомів, тобто фізико-хімічними властивостями. Обмежені розчини утворюються за типом заміщення або втілення, останні є завжди обмеженими. Області обмежених розчинів мають різну протяжність; за межами цих областей можуть утворюватися різні за природою фазові суміші: евтектоїдні і перитектоїдні.

На рис. 3.1. показана структурна діаграма компонентів А і В з обмеженою розчинністю і утворенням евтектики. Ліквідус MCN зображено двома кривими МС і СN, які перетинаються в точці С. Лінії МС та СN відповідають температурам початку кристалізації відповідно α- та β-твердих розчинів на основі компонентів А і В. При температурі tе рідка фаза із складом точки С буде перебувати у рівновазі одночасно із α та β-фазами

Найважливішими матеріалами в сучасній машинобудівній промисловості є залізовуглецеві сплави: технічне залізо, сталі та чавуни. Основою для вивченняпроцесів формування їх структури є діаграма стану системи Fe-C.

Сплави з вмістом вуглецю 0,02…2,14 % С, у структурі яких присутній перліт, називаються сталями (steel). Сталі поділяються на доевтектоїдні (С= 0,02…0,8 %С, структура Ф+П); евтектоїдні (С=0,8%С,структура перліт); заевтектоїдні (С=0,8…2,14 % С, структура П+Ц_ІІ). Про фазові перетворення можна судити з кривих їх охолодження або нагрівання. Як приклад розглянемо процес структуроутворення в сталі з 0,4% С (рис. 5.2). Вище точки 1 сталь знаходиться в рідкому стані і безперервно охолоджується. В інтервалі температур 1-2 із рідкої фази, склад якої змінюється по ліквідусу АВ, випадають кристали d – фериту, склад яких визначається по солідусу АН. За правилом фаз С=2-2+1=1, t № const. При кристалізації виділяється тепло, на ділянці кривої 1-2 охолодження сплаву зменшується. При температурі точки 2 проходить трифазне перитектичне перетворення: Р_В+d_Н ®А₁+Р(залишок); С=2-3=1=0, t=const.

Залишкова рідина кристалізується при безперервному охолодженні в інтервалі температур 2-3 з утворенням аустеніту. В інтервалі 3-4 сплав має структуру А (аустеніту), безперервно охолоджується. При температурах 4-5 проходить поліморфне перетворення, ГЦК перебудовується в ОКЦ ґратку і з аустеніту виділяються кристали a-фериту.

При температурі точки 5 проходить трифазне евтектоїдне перетворення А_(S)® Ф_(Р)+Ц_(К), коли з аустеніту, не перетвореного у ферит, утворюється евтектоїд - перліт (Ф+Ц). У процесі подальшого охолодження сплаву зфериту виділяється Ц_ІІІ, який нашаровується на цементиті перлітному. Структура сталі охолодженої нижче температури точки 5 (до точки 6) - Ф+П (рис. 5.3, а).

Масові долі (%) фериту й перліту як структурних складових сталей можуть бути визначені за правилом відрізків. Наприклад, при 600 ° С Ф=(0,8-0,4)/(0,8-0,01)100=50 %, а перліту П=(0,4-0,01)/(0,8-0,01)100=50 %. Масова доля фериту як фази, що існує разом із цементитом, Ф=(6,67-0,4)/(6,67-0,01)100=94 %. Решта 6 % належать іншій фазі – цементиту.

Таким чином, структура, що містить 0,4% С, складається із 50 % фериту і 50% перліту (відповідно до фазового аналізу - 94 % Ф+6 %Ц).

Дата добавления: 2015-05-07