Диаграмма состояния для сплавов , образующих механические смеси из чистых компонентов.

Концентрация жидкости меняется по линии С D F и при Т* M D N жидкость приобретает концентрацию точки D.

Какую бы мы точку не взяли на линии M D N концентрация жидкости в ней будет равна конц-ции точки D.

ВЫВОД:

Эвтектика - это мех – ая смесь, образующаяся при кристаллизации жидкости определённой конц-ии, когда из жидкости выпадают кристаллы 2-х компонентов. Сама реакция называется – эвтектическим превращением.

t MDN

LD------------- * A + *B мех-ая смесь эфтект-го типа

Из жидкости в концентрации т.D, при температуре MDN начинается одновременное выделение кристаллов компонентов А и В. Сплав в т.D будет называться эвтектическим. До т.D – доэвтектическим, а за т.D-заэвтектическим.

Эвтектическое превращение по данной диаграмме идет во всех сплавах от т.А до т.В, тк любой сплав при температуре MDN имеет в своем составе некоторое количество жидкости концентрации т.D.

 

хорошо Диаграмма состояния железо-углерода.

Железо-уг-тые сплавы- стали и чугуны- важнейшие металлические сплавы совр. технике.

Объём производства чугуна и стали превосходят в 10 раз производство других сплавов.

СВ-ВА Fе и С.

1. железо – металл серебристого цвета. В настоящее время можно получить железо высокой частоты, минуя доменную плавку. Железо-прямого востановления. Такое железо содержит 0,01% примесей. Но чаще используют техническое железо. (железо АРНКО; примесей 0,1-0,2%). Оно производится в мартеновских печах.

99,8-99,9% железа.

Основные примеси в железе- С около 0,02% и медь около 0,1% и марганец, S,iS, P

Т пл. железо- 1539*С (+ 5*С)

2. Железо- аллотропно. В твердом состоянии железо может находится в 2-х модификациях: альфа-железо (ОЦК) и гамма-железо (ГЦК). Гамма-железо существует в интервале температур от 911*С до 1392*С, альфа-железо в 2-х интервалах: ниже 911*С и 1392-1539*С.

 

 

Механические свойства железа.(для технического желе за).

Предел прочности при растяжении Gв=250Мпа

Предел текучести при растяжении Gт=120Мпа

Относительное удлиннение =50%

Относительное сужение =85%

Твердость железа НВ=80кг*с/мм2

Механические свойства зависят от чистоты, размера зерна и ряда других факторов.

Т=768*С – температура Кюри.

Выше 768*С- железо не магнитно, ниже- магнитно.

Плотность железа равна 7,68 т/м3.

Железо с металлами образует твердые растворы замещения, а с С,Н,N- твердые растворы внедрения.

 

СВ-ВА С.

 

Неметаллический элемент.

Температура плавления =3500*С

=2,5 т/м3

Имеет 3 аллотропичных формы: уголь, графит, алмаз.

В железо-углеродитых сплавах углерод присутствует в виде цементита или в виде графита.

Графит имеет незначительную прочность и слабо выраженные металлические свойства. В сплавах железа он теряет свой металлический характер.

Углерод растворяется в железе как в твердом, так и в жидком состоянии. В твердом состоянии образует твердые растворы внедрения.

Фазы, образуемые в Ж-У сталях.

1. жидкий р-р С в железе.

2. Феррит- тветдый р-р внедрения С в альфа-железе.

 

Различают низкотемпераурный альфа-феррит (максимальная растворимость С в альфа-железе 0,025% С при Т-ре 727*С.) минимальная растворимость С в альфа-железе 0,006% С при Т-ре 20*С.

Высокотемпературный - феррит

Максимальная растворимость С в -железе 0,1%С при Т-ре 1499*С

Т-ра 768* т.Кюри для феррита

Выше 768*- феррит немагнитен

Ниже 768*- магнитен

 

Механические св-ва феррита

= 25н/см2

= 50% НВ= 80-90

= 80%

Под микроскопом виден в виде светлых зёрен.

 

 

3. Аустенит

От имени Р. Аустена

Это твёрдый р-р внедрения С в гамма-железе

 

Максимальная растворимость С в гамма-железе 2,14% С при Т-ре 1147*С и минимальная 0,8% С при Т-ре 727*С

Механические св-ва.

Охарактеризовать сложно. Твёрдость аустенита НВ= 220

Аустенит – не обладает магнитными св-ми.

Микроструктура напоминает ферритные зёрна, но характеризуется в отличие от Феррита двойниками.

 

4. Цементит – химическое соединение = 75% железа и 25% С; 6.67%С

Т-ра плавления = 1250*С

Определить Т плавления цементита непросто, т.к. в процессе нагрева цементит разлагается и искажает результаты опыта.

У цементита сложная ромбическая кристаллитическая решётка с плотной упаковкой атомов.

Аллотропических превращений цементит не испытывает.

При низких Т слабо феромогнитен.

При достижении Т 217* теряет магнитные св-ва.

Имеет высокую твёрдость

НВ больше 800

Царапает стекло, но имеет практически нулевую пластичность, очень хрупкий.

Цементит- соединение не устойчивое при определённых условиях распадается с образованием С в виде графита.

Под микроскопом виден в виде формы блестящих включений.

 

Графит- одна из кристаллических разновидностей углерода. Имеет гексональную решётку. Присутствует в структуре чугунов и графитизированных сталей.

Форма бывает пластичная, хлопьевидная, шаровидная.

 

Диаграмма железо-углерод.

Даёт представление о строении стали и чугуна.

Началу изучению диаграммы Ж-У было положено Д.К.Черновым в 1868г. он в первые указал на существование в стали кристаллических точек и на зависимость их положения от существования углерода.

Диаграмма Ж-У была построена экспериментальным методом термического анализа. Практически применение имеют сплавы с содержанием С ине более 5%, поэтому изучаем часть диаграммы от железа (0% С до цементита)- 6,67%С.

1- Ж, 2-А, 3- Ф, 4- Ц.

 

Структурная диаграмма железо- углерод.

Ж-У сплавы делятся на стали и чугуны. Стали – сплавы с содержанием С до 2,14%. Они расположены на диаграмме Ж-У левее т. Е. Чугуны- сплавы с содержанием С 2,14%-6,67%. На диаграмме область чугунов правее т. Е.

 

Кристаллизация стали.

При кристаллизации стали, которые протекают в интервале Т между линиями АС и АЕ выделяется твёрдая фаза – аустенит и в результате кристаллизации образуется во всех сталях однофазная аустенитная структура.

 

Структурное превращения при охлаждении стали в твёрдом состоянии.

При охлаждении в твёрдом состоянии фазовый состав и структура стали будет изменяться. Это будет происходить по 3 причинам:

1. полиморфизм железа. ГЦК решётка гамма-железа при охлаждении будет перестраиваться в ОЦК решётку альфа-железа.

2. Различная растворимость С в гамма-железе и в альфа-железе.

В гамме-железа (аустенит) может раствориться максимум 2,14 при Т-ре 1147* - т. Е диаграммы.

В альфе-железе (феррит) максимум растворяется 0,025% С при Т-ре 727* - т. Р на диаграмме.

3. Снижение растворимости С в гамма и альфа-железа при охлаждении.

Уменьшение растворимости в аустените на диаграмме изображается наклонной линии, а в феррите- наклонная линия PQ.