4 Завдання і порядок виконання роботи та оформлення звіту

4.1 Накреслити діаграму стану Fe-Fe₃C. Нанести позначення точок, ліній.

4.2 Вказати однофазні і двофазні області діаграми стану, застосовуючи правило коноди.

4.3 Записати назву ліній та значення критичних температур евтектичного і евтектоїдного перетворення.

4.4 Користуючись правилом відрізків, визначити в заданому сплаві і при заданій температурі:

а) хімічний склад кожної фази;

б) кількісне співвідношення фаз у процентах.

4.5 Нанести штрихові лінії, що розділяють структурні області діаграми стану Fe-Fe₃C.

4.6 Вказати структурні складові, що характеризують кожну область діаграми стану Fe-Fe₃C.

4.7 Дати визначення усім фазовим і структурним складовим діаграми стану.

4.8 Дати характеристику лініям діаграми стану.

5 Контрольні запитання

5.1 Що таке фаза? Структура?

5.2 Що таке поліморфізм (алотропія)?

5.3 Що називається феритом, аустенітом, цементитом?

5.4 Що таке евтектика і евтектоїд? В чому їх відмінність?

5.5 Яка максимальна розчинність вуглецю у фериті і аустеніті? При якій темпе­ратурі?

5.6 Скільки вуглецю містить в собі цементит?

Робота №7

Перетворення в залізовуглецевих сплавах при нагріванні і охолодженні

1 Мета роботи

1.1 На конкретних сплавах, вибраних на діаграмі стану Fe‑Fe₃C, вивчити перетворення, що протікають в них при нагріванні та охолодженні.

1.2 Побудувати криві нагрівання та охолодження різних сплавів із застосуванням правила фаз.

2 Прилади та технічні засоби навчання

Стенд діаграми стану Fe-Fе₃С, альбом мікроструктур різних залізовуглецевих сплавів, крива охолодження чистого заліза.

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

Опрацювати за конспектом лекцій та підручниками і рекомендованими посібниками тему "Перетворення в залізовуглецевих сплавах при їх охолодженні і нагріванні". Вникнути в суть перетворення при температурі 727 ^оС, так званого перлітного перетворення. Звернути увагу на те, що зерна аустеніту, які утворюються при нагріванні, тут же розчиняють в собі зерна цементиту, насичуючись до концентрації вуглецю 0,83%. Вникнути в особливості аусте-нітного перетворення в доевтектоїдних та заевтектоїдних сплавах при нагріванні і перлітного перетворення при охолодженні сплаву.

При нагріванні чавунів до температури 1147 ^оС почина-ється плавлення сплаву незалежно від вмісту вуглецю в ньому. Плавиться при цьому складова чавуну - ледебурит (евтектика). Звернути увагу на те, що евтектика в усіх сплавах характеризується сталим вмістом вуглецю (4,3%). Кількість вуглецю у сплаві впливає лише на кількість евтектики, що утворюється в процесі кристалізації сплаву. Прослідкувати, як змінюється хімічний склад рідкої та твердої фаз будь-якого сплаву в інтервалі температур між лініями ліквідус і солідус. Область існування чистого аустеніту в залізовуглецевих сплавах обмежена лініями GSEA (з врахуванням того що точки N, Н, В, І суміщені з точкою А діаграми стану). Максимальна розчинність вуглецю в аустеніті припадає на температуру 1147^оС і становить 2,14%. Мінімальна температура існування аустеніту відповідає 727^оС і при цій температурі в ньому може розчинятись 0,83%С. Лінія SE визначає зміну розчинності вуглецю в γ - залізі (аустеніті) при зміні температури сплаву.

При 727 ^оС в результаті охолодження аустеніт розпадається на двофазну суміш: ферит і цементит, що носить назву евтектоїд (переліт для залізовуглецевих сплавів), як наслідок того що при цій температурі γ-залізо перетворюється в α-залізо, в якому розчинність вуглецю становить всього 0,02%. Отже, надлишок вуглецю випадає у вигляді цементиту. Це перетворення відбувається при постійній температурі і на кривій охолодження позначається горизонтальною лінією.

Перетворення при постійній температурі 1147^оС відповідає стану трьохфазної рівноваги (ступінь свободи дорівнює нулю). На лінії ЕСF у рівновазі знаходиться одна рідка і дві тверді фази (аустеніт і цементит). При охолодженні протікає евтектичне перетворення, яке полягає в тому, що рідка фаза містить в собі евтектичну концентрацію вуглецю (4,3 %) і твердіє, утворюючи евтектичну суміш кристалів аустеніту із вмістом вуглецю 2,14 % і цементиту з вмістом вуглецю 6,67 %. Реакцію утворення евтектики записують так:

Р_4,3%С → А_2,14%С + Ц_6,67%С

При нагріванні протікає зворотне перетворення. Евтектику в чавунах називають ледебуритом.

На лінії PSK у рівновазі знаходиться три тверді фази (аустеніт, ферит, цементит). При охолодженні протікає евтектоїдне перетворення: аустеніт, який містить 0,83 % С, розпадається на евтектоїдну суміш, що складається із зерен фериту з вмістом в ньому 0,02%С і зерен цементиту. Реакцію записують так:

А_0,83%С → Ф_0,02%С + Ц_6,67%С

При нагріванні сплаву протікає зворотне перетворення. Евтектоїд в залізовуглецевих сплавах носить назву перліту.