6 Билет.
Компоненты и фазы в системе железо-углерод.
Известны две полиморфные модификации железа α и γ железо.
Кристаллическая решетка α-Fe – ОЦК, до температуры 768*С альфа железо ферромагнитно, температура 768*С является переходной точкой, называют точкой Кюри и обозначают А2, то есть точка перехода из ферромагнитного в парамагнитное состояние.
При температурах 911-1932*С существует γ-Fe, оно парамагнитно. Точка перехода из α в γ железо при температуре 911*С обозначают Ас3 а при температуре 1392*С Ас4.
Γ-Fe имеет решетку ГЦК и существует в интервале от 1392 до 1539*С.
Углерод.
Углерод полиморфен, он может существовать в виде графита, а так же в виде метастабильной модификации алмаза. Углерод растворим в железе в жидком и в твердом состоянии, а так же может быть в виде хим. соединения – цементита, а в высокоуглеродистых сталях – в виде графита.
Фазы.
Фаза – однородная составная часть системы, имеющая свой хим. Состав и кристаллическое строение или агрегатное, свои свойства и отделенной от других частей системы поверхностью раздела.
В системе Fe-C различают следующие фазы: жидкий раствор, твердый раствор – феррит и аустенит, а так же графит и цементит.
Феррит – твердый раствор внедрения углерода в α-Fe. Атом углерода расположен в решетке феррита в центре грани куба.
Содержание углерода 0,008 – 0,1%. Высокая пластичность, низкая твердость.
Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в γ-Fe, с решеткой ГЦК. Остывая существует до 911*С. Содержание углерода 0-2,14% . Углерод располагается в центре элементарной ячейки, решетки ГЦК.
Цементит – это карбид железа 3 – Fe3C.При охлаждении аустенита ниже 911*с , получается два вида кристаллов: Феррит и Цементит. Цементит имеет 6,67% углерода. Имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов. Высокая твердость, низкая пластичность.
Смесь Феррита и Аустенита – Перлит. Содержание углерода 0,8% всегда. Высокая пластичность и твердость.
Графит – кристаллическая решетка – гексагональная слоистая. Графит мягок и обладает низкой прочностью.
Ледебурит- равномерная механическая смесь кристаллов аустенита и цементита при температуре выше 727*С
И смесь перлита и цементита при температуре ниже 727*С.
7 Билет.
Диаграмма состояния системы железо-цементит (железо-углерод). Превращения в сплавах системы при нагреве и охлаждении.
Система – совокупность фаз, находящихся в равновесии.
Фаза – однородная составная часть системы, имеющая свой хим. Состав и кристаллическое строение или агрегатное, свои свойства и отделенной от других частей системы поверхностью раздела.
Диаграмма строится в координатах температура – концентрация сплава.
Диаграмма строится для условий равновесия (процесс нагрева \ охлаждения протекает медленно).
ABCD – линия ликвидус (начало кристаллизации).
AHJECF – линия солидус (конец кристаллизации – ниже этой линии сплавы в твердом состоянии).
В области ABIH сплав состоит из жидкости и кристаллов феррита.
По линии HIB идет процесс полиморфизма из феррита в аустенит.
В области HNI нет жидкости, только кристаллы феррита и Аустенита.
В области IECB Жидкий сплав + аустенит.
AHN – высокотемпературный феррит.
NIESG- только Аустенит.
Содержание аустенита достигает 100% в любом сплаве, находящемся при температуре 1147*С и содержащем меньше 2,14% углерода.
Аустенит существует до температуры 727*С, ниже этой температуры происходит:
Диффузия, образуется Fe3C.
Полиморфизм ОЦК, образуется феррит.
При 727*С происходит эвтектоидное превращение аустенита в ферритно-цементитную смесь – перлит.
Если углерода в сплаве меньше 0,8% из аустенита выделяется феррит в области PSG.
Если больше 0,8% то по линии SE выделяется аустенит и цементит.
Область до 2,14% - область фазовых превращений в сталях.
Точка С показывает эвтектическое превращение жидкого сплава с содержанием углерода 4,3% в смесь кристаллов аустенита и Цементита –Ледебурит.
На участках EC и CF происходит превращение жидкого сплава в ледебурит.
Различают высокотемпературный ледебурит (А + Ц) 1147-727*С
и низкотемпературный ледебурит (П + Ц) ниже 727*С.
Содержание углерода в сплавах больше 2,14% формирует большое количество цементита и ледебурита, что приводит к повышению твердости и снижению пластичности.