Структурные и фазовые превращения в сталях при нагреве и охлаждении

Диаграмма «Железо-углерод».

Диаграмма железо- углерод, имеющая техническое применение, включает содержание углерода от 0 до 6,67% (Рис.17). Содержание углерода 6,67% соответствует 100%-ной доле химического соединения Fe₃C, называемого цементитом. Таким образом, диаграмма железо- углерод представляет часть диаграммы между чистым компонентом А (Fe) и соединением В (Fe₃C). Сплошные линии соответствуют метастабильной системе Fe- Fe₃C, пунктирные линии изображают стабильную систему Fe - C. В области до 4,3% С различия граничных фазовых линий между метастабильной и стабильной системами незначительны. Однако при длительном температурном воздействии и при более высоком содержании углерода цементит имеет склонность к распаду на железо и графит. Графит и цементит могут, как часто наблюдается у чугуна, появляться рядом друг с другом.

Диаграмма Fe-Fe₃C является характерным примером сложной системы, содержащей три превращения:

1. Перитектическое превращение с перитектической точкой при 0,16%С и 1493^оС (точка J), в результате чего из расплава и первично выделенного d-твердого раствора (ОЦК) образуется g -твердый раствор (ГЦК) по реакции: Ж + d ® γ.

2. Эвтектическая реакция между расплавом, g-твердым раствором и Fe₃C при 4,3% С и 1147^оС по реакции Ж® γ+Fe₃C (точка С).. Эвтектическая горизонталь простирается от 2,14 до 6,67% С, соответственно от 31 до 100% Fe₃C. Это означает, что при содержании С<2,14% из расплава выделяется гомогенный g-твердый раствор, максимальная растворимость С от 2,14% при 1147^оС уменьшается до 0,8% при 723^оС.С максимальной растворимостью углерода в g-твердом растворе при 2% связываются границы для стали (<2,14%) и чугуна (>2,14%).

3. Эвтектоидное превращение g - твердого раствора (аустенит) в a + Fe₃C при 0,8%С и 723^оС по реакции γ® α + Fe₃C (точка S).

Рис.17. Диаграмма состояния железо-углерод

При содержании С>2,14% наряду с первично выделенным g - твердым раствором остаточный расплав превращается в эвтектику γ + Fe₃C, которая при 4,3%С образуется как чистая эвтектика и называется также ледебуритом.

На диаграмме Fe- Fe₃C левее точки Е’ находятся стали, правее - чугуны. Как видно из диаграммы, стали не испытывают эвтектического превращения. При температурах ниже 723^оС все стали (в отожженном состоянии) состоят из двух фаз - феррита и цементита. Феррит- это твердый раствор углерода в α - Fe с ОЦК решеткой. Максимальная растворимость углерода в α - Fe составляет около 0,025% (точка Р) Цементит - это карбид железа Fe₃C, содержащий 6,7%С.

Дата добавления: 2014-01-07