27.Темір-көміртегі құймалардын құрылымдары, компонентері және фазалары.

Теміркөміртекті қорытпалар болат пен шойын казіргі заманның техникадағы маңызды металдық қорытпалары болып табылады. Болат пен шойын өндірісінің көлемі басқа барлық металдар өндірісін бірге алғанның өзінде 10 есе басым болады. Теміркөміртекті қорытпалардың компонеттері, көміртегі және цементит болып табылады.

1.Темір – өтпелі, ашық, күміс түсті металл. Жоғарғы балқу температурасына ие -15390С±50С. Қатты күйде темір екі модификацияға ие бола алады. Полиморфты түрленулер 9110С және 13920С температураларында өтеді. 9110С төмен көлемдік центрленген кубтық торы КЦК(ОЦК) Feα орналасқан. 9110С және 13920С температуралар араларында қырлық центрленген кубтық ҚЦК(ГЦГ) торлы Feγ тұрақты болып келеді. 13920С температурадан жоғары темір көлемдік центрленген кубтық торға ие және Feδ деп аталатын немесе жоғары температуралы Feα. 7680С ден төмен температурада темір ферромагнитті, ал жоғары температурада парамагнитті. 7680С температурада темірдің Кюри нүктесі G деп белгіленеді. Техникалық таза темір жоғары емес қаттылық (80НВ) пен беріктікке (беріктік шегі – 38, аққыштық шегі σт = 20МПа ) және жоғары пластикалық қасиетке ие. Бидайдың үлкендігіне байланысты кейбір шектеулерде қасиеттері өзгеруі мүмкін. Темір көп элементтермен ерітінділер түзеді: металдармен- орын алмасу ерітіндісін;көміртегімен, азотпен, сутегімен -енгізу ерітінділерін.

2.Көміртек металл еместерге жатады. Полиморфтық түрленулерге ие. Түзілу жағдайына байланысты гексагональды кристалдық торлы графит түрінде болады (балқу t -35000 С, тығыздығы – 2,5 г/см3) немесе координациялық саны 4-ке тең күрделі кубтық торлы алмаз түрінде болады.Темірдің көміртекпен қортпалардың көміртек темірмен қатты ерітінді күйде және химиялық қосылыс – цементит (Ғе3С )түрінде, сондай –ақ бос күйінде графит түрінде (сұр шойында) болады.3.Цементит (Ғе3С) – темірдің көміртекпен химиялық қосылысы (темір карбиді) құрамында 6,67% С бар. Аллотропиялық түрленулері болмайды. Цементиттің кристалдық торы бірқатар октаэдрден тұрады. Цементиттің балқу температурасы нақты белгіленбеген (1250,1550oС).Төмен температурада цементит аз ферромагниттелген, шамамен 2170С температурада магниттік қасиетін жоғалтады. Цементит жоғары қаттылыққа ие, ( 800НВ – дан жоғары әйнекті жеңіл жырады), өте төмен, тіпті болар болмас пластикалық болып келеді. Мұндай қасиеттер кристалдық тордың күрделі құрылысынан болады. Цементит орын алмасу қатты ерітінділерін түзе алады. Көміртектің атомдары металл еместермен алмаса алады: азотпен, оттегімен; темір атомдары металдармен : марганецпен, хроммен, вольфраммен, т.б. Мұндай қатты ерітінділер легирленген цементит деп аталады. Цементит тұрақсыз қосылыс, және белгілі бір жағдайларда графит түріндегі бос көміртектің түзілуінен бөлінеді. Бұл процесс шойынның құрылымдық түзілуінде маңызды практикалық рөл атқарады.

Темір көміртекті күйде келесідей фазалар болады: сұйық фаза, феррит, аустенит, цементит.

1.Сұйық фаза – сұйық күйінде темір көміртегімен кез –келген пропорцияда әрекеттесіп, біркелкі сұйық фаза түзеді.

2.Феррит – көміртектің темірге енгізілген қатты ерітіндісі.

Ферриттің өзгергіш шекті ерігіштік бар: минимальды 0,006 % бөлме температурасында (Q нүктесі), максимальды -0,02% 727 С температурада (Р нүктесі) көміртегі тор ақауларында орналасады. 727 C температурадан жоғары болса, жоғары температуралық феррит деп аталады. Ферритің қасиеті темірдің қасиетіне жақын болып келеді. Ол жұмсақ (қаттылығы 130НВ, беріктік шегі 300МПА) және майысқақ (салыстырмалы ұзаруы -5-30%). 768С дейін магнитті.

3.Аустенит (А) (С) – көміртектің γ темірге енгізетін қатты ерітіндісі.

Көміртек қырлық центрленген кубтық тордың ортасында орналасады.

Аустениттің өзгергіш шекті ерігіштігі: минимальды – 0,8%, 7270С температурада (S нүктесінде) минимальды,максимальды 11470 С температурада 2,14% (Е нүктесі) Аустениттің қаттылығы 200...250 НВ, пластикалығы (салыстырмалы ұзарады – 5-40%,50%),

4.Цементит – мінездемесі жоғарыда берілген.

Темір көміртекті қорытпаларда келесідей фазалар бар: I реттік цементит(Ц1), IІ реттік цементит (Ц11), ІІІ реттік цементит (Ц111). Бұл фазалардың химиялық физикалық қасиеттері бірдей. І реттік цементит сұйық фазадан ірі пластикалы кристалдар түрінде бөлініп шығады. ІІ реттік

цементит аустениттен бөлініп шығады, аустенит түйіршіктерінің айналасында тор тәріздес болып орналасады.(салқындату нәтижесінде – перлит түйіршіктеріне айналады). ІІІ реттік цементит ферритпен бөлініп, ұсақ қосулар түрінде феррит түйіршіктерінің айналасында

орналасады.