Построение кривых охлаждения сплавов заданной концентрации с использованием диаграммы состояния — КиберПедия 

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Построение кривых охлаждения сплавов заданной концентрации с использованием диаграммы состояния



Формирование фаз или структур в сплавах можно изучить, рассматривая по диаграмме процессы, происходящие в них при охлаждении или нагреве.

Для этого необходимо на оси концентраций найти процентное содержание углерода, соответствующее заданию и провести вертикальную линию сплава (ординату). Точки пересечения линии сплава с точками диаграммы являются критическими точками, которые необходимо обозначить индексами: 1, 2, 3 и т.д. Точка 1 всегда должна находиться на линии ликвидус.

Рядом с диаграммой начертить график охлаждения данного сплава в координатах «время-температура», показав связь критических точек на диаграмме и графике (время при этом откладывается произвольно), и описать сущность превращений, происходящих в сплаве при медленном охлаждении.

В качестве примера проследим за формированием структур сплава с содержанием углерода 1,5 % при медленном охлаждении с 1600о С с описанием фазовых превращений, происходящих в сплаве.

Сплав до температуры 1450о С (точка 1) находится в жидком состоянии. Кристаллизация его начинается при 1450о С с выделением из жидкого раствора кристаллов аустенита.

Кристаллизация сплава заканчивается в точке 2 (1250о С). В интервале температур 1250 – 950о С (точки 2, 3) сплав охлаждается, не претерпевая никаких изменений. При охлаждении сплава ниже 950о С (точка 3) аустенит с концентрацией углерода 1,5 % становится пересыщенным. Избыточный углерод из зерен аустенита диффундирует к их границам и выделяется в виде цементита вторичного. Концентрация углерода в аустените при охлаждении сплава от 950 до 727о С изменяется согласно линии ES от точки 3 к точке S:

А3-S ® ЦII

При температуре 727о С (точка 4) в сплаве происходит эвтектоидное превращение. Аустенит (0,8% С) распадается на феррито-цементитную смесь – перлит:

АS ФР + ЦК

С понижением температуры сплава ниже 7270 С растворимость углерода в феррите уменьшается (линия PQ). В связи с этим избыточный углерод из феррита выделяется в виде цементита третичного:

ФP-Q ЦIII

Однако выделяющийся цементит третичный в структуре стали металлографически не различается, т.к. сливается с цементитом эвтектоида. В структуре сплава с концентрацией углерода 1,5 % при комнатной температуре наблюдаются зерна перлита, окаймленные тонкой сеткой цементита вторичного.

При построении кривой охлаждения необходимо учитывать следующие закономерности: если охлаждается одна фаза - кривая охлаждения имеет вогнутый вид; если одновременно существуют две фазы –выпуклый вид; если одновременно существуют три фазы –на кривой охлаждения появляется горизонтальная площадка.



 

 

Рис.6.2.. Схема для изучения превращений, происходящих в сплаве I при охлаждении: а – диаграмма состояния; б – кривая охлаждения (кристаллизации) сплава и конечная структура

Таблица 6.1.

Характерные точки диаграммы состояния Fe-Fe3C

 

Обозначение точки Температура,оС Содержание углерода,%
А
Н 0,1
J 0,16
B 0,51
N
D 6,67
E 2,14
C 4,3
F 6,67
G
P 0,02
S 0,8
K 6,67

 

Таблица 6.2.

Линии трехфазного равновесия

 

Индекс линии Температура,оС   727°С727°С °С °С Фазы, находящиеся в равновесии Название превращения Взаимодействие фаз при охлаждении сплава
НВ ЖВ + δН + AJ Перитектическое ЖB + δН ↔А
ЕР ЖС + АЕ + ЦF Эвтектическое ЖC↔АE + ЦF (ледебурит)
E’F’ ЖС + АЕ + Гр Эвтектическое ЖC↔АE + C (графитная эвтектика)
PSK АS+ ФР+ ЦК Эвтектоидное АS↔ФP + ЦК (перлит)
P’S’K’ АS+ ФP+ Гр Эвтектоидное АS↔ФP + Гр

 


Порядок выполнения работы и содержание отчета

1. Вычертить диаграмму состояния с указанием температур превращений и концентрации углерода характерных точек.

2. Указать фазы и структурные составляющие в различных областях диаграммы.

3. Написать реакции, происходящие при охлаждении сплавов на изотермах.

4. Получить у преподавателя индивидуальное задание (по табл. 6.4) и построить кривую охлаждения заданного сплава с применением правила фаз.

5. Определить составы и весовое количество фаз (в процентах) и структурных составляющих при температурах, указанных в табл. 6. 4.

6. Составить отчет. Содержание отчета: название и цель работы, все пункты, указанные в разделе «Порядок выполнения работы»

Контрольные вопросы и задания

1. Показать линии ликвидус и солидус в системе «железо-углерод».



2. Показать на диаграмме , А, Ф, П, Ц, Л. Что из данных фаз и структурных составляющих изображено на диаграмме линиями, что областями?

3. Показать на диаграмме чистый металл, химическое со­единение, твердые растворы, механические смеси.

4. Что происходит в чистом железе при температуре 911o С?

5. Укажите точки максимальной растворимости углерода в А и Ф. Линии предельной ограниченной растворимости углерода в А и Ф.

6. Указать эвтектическую, эвтектоидную, перитектическую точки и написать соответствующие реакции.

7. Что такое полиморфизм (аллотропия)?

8. Каким областям диаграммы соответствует фазовый сос­тав α + Fe3C? γ + Fe3C?

9. Укажите элементы диаграммы (точки, линии, облас­ти), соответствующие нонвариантному, моновариантному, бивариантному равновесию.

10. Почему А в точке S (727°С) распадается на ферритоцементитную смесь - перлит? Могут ли быть другие продукты распада аустенита? При какой температуре?

Таблица 6.4

Варианты заданий для построения кривой охлаждения и опре­деления весового количества фаз и структурных составляющих сплава

 
 


N п/п Содержание углерода, %   Температура, °С   N п/п Содержа-ние углерода, % Температура,0С  
    t1 t2 t1 t2
0,05 1,6
  0,12   2,3
  0,16   2,5
  0,20   2,8
  0,35   3,0
  0,40   3,5
  0,50   3,8
  0,60   4,2
  0,80   4,5
  1,00   5,0
  1,20   5,5
1,40 6,0
                 

Лабораторная работа №7






Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав

0.009 с.