Сплавы системы «Железо-углерод». Практическое применение диаграммы состояния Fe – Fe3c
Сплавы системы «Железо-углерод».
Сплавами системы “Железо – углерод” является стали, чугуны и техническое железо.
Сталями называют железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2,14 % С (углерода), неизбежные примеси (углеродистые стали), и легирующие добавки (легированные стали).
Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14% С, кремний и ряд других примесей.
Техническое железо – железоуглеродистый сплав, содержащий менее 0,02% С. Это переходный материал между химически чистым железом и сталями.
Практическое применение диаграммы состояния Fe – Fe3C.
Диаграмма состояния – графическое изображение фазового состава сплавов данной системы в зависимости от температуры и концентрации компонентов в условиях равновесия.
Компонентами диаграммы состояния Fe-Fe3, являются железо (Fe) и углерод в виде химического соединения цементит (Fe3C – карбид железа).
Практическое значение диаграммы состояния «Железо – цементит» состоит в том, что она позволяет объяснить зависимость структуры, и соответственно свойств, сталей и белых чугунов в зависимости от содержания углерода. Диаграмма позволяет на научной основе, назначить рациональные режимы термической обработки железоуглеродистых сплавов для получения необходимых прочностных свойств. Диаграмму используют при выборе температур горячей обработки сталей давлением (горячая штамповка, ковка, прокатка).
Диаграмму Fe-Fe3C используют в литейном производстве для определения температуры плавления, что необходимо для назначения режима заливки железоуглеродистого сплава в литейную форму.
Примеры использования диаграммы для назначения режимов термической обработки сталей:
Для назначения режима термообработки необходимо знать значения критических точек конкретных сталей.
Критическими точками называют те температуры, при которых в сплавах происходят фазовые превращения, которые могут быть связаны с полиморфными превращениями или с изменением растворимости при изменении температуры.
Критические точки в сталях – это температуры, соответствующие определённым линиям диаграммы состояния Fe-Fe3C:
точка АС1 – соответствует линии PSK = 727%С;
точка АС2 – соответствует линии МО =770%С (точка Кюри);
точка АСЗ – соответствует линии GS;
точка АСМ – соответствует линии ES.
Закалка сталей – операция термообработки, состоящая в нагреве доэвтектоидных сталей до температур выше точки АСЗ на 30-50%С, а заэвтектоидных сталей – до температур выше точки АС1 на 30-50%С, выдержке при заданной температуре, достаточной для равномерного прогрева детали, с последующим ускоренным охлаждением. На рис. 1 на диаграмме состояния Fe-Fe3C нанесена область нагрева сталей под закалку.
Нормализация сталей – операция термообработки, заключающаяся нагреве доэвтектоидных сталей выше точки АСЗ, а заэвтектоидных сталей выше точки АСМ на 30-50%С, выдержке при заданной температуре нескольких до десятков минут и охлаждении на спокойном воздухе. На рис. 2 на диаграмме состояния Fe-Fe3C нанесена область нагрева нормализационный отжиг (нормализация).
На рис. 3 показана область нагрева под горячую обработку давлением сталей. Температура нагрева должна быть кА можно более высокой, т.к. чем выше разогреть сталь, тем меньше энергии затрачивается на её деформирование, но нельзя допускать пережога, который наступает при нагреве, близком к началу плавления сталей, т.е. к линии солидус. Поэтому рекомендуют при горячей ОМД придерживаться температур нагрева на 100 – 200 °С ниже линии солидус.
82.