Билет № 4

1. Мартенситное превращение

Мартенсит – продукт превращения аустенита. При появлении мартенсита твердость стали резко возрастает. Мартенсит в углеродистых сталях – это сильно перенасыщенный твердый раствор углерода в – Fe, но с искаженной ОЦТ решеткой. Это твердый упорядоченный раствор. Тетрагенальность мартенсита вызвана углеродом. Мартенситное превращение – любое аллотропическое превращение, при котором нет диффузии

Мартенсит – любая фаза, образовавшаяся в результате искажения по бездиффузионному сдвиговому механизму (мартенситный механизм). Путем закономерного сдвига атомов в плотноупакованной плоскости, в результате которого расстояние С уменьшается, а угол α растет (с 60^о до 71^о). Этот сдвиг протекает как сдвиг при деформации. Максимальная скорость дислокации – скорость звука (1км/с). Мартенситный кристалл растет с такой скоростью за время 10 ^{– 6}с. Этот кристалл возникает как тонкая пластинка в решетке аустенита. В толщину пластинка растет, пока внутреннее напряжение не разорвет когерентную связь, т.к. у мартенсита решетка рыхлая (рыхлее, чем у γ). Чем больше мартенсита, тем сильнее внутреннее напряжение.

< 110 > _γ = < 111 > _α { 110 } _γ = { 111 } _α соотношение Курдюмова – Закса

Чем больше напряжения,тем ниже кривая

Q-выйгрыш энергии при переходе

Кривая термодинамического потенциала

T < A₁

T < M_H (0.8 % C)

2. Механизм графитизации

Графит – полимерная модификация углерода. Т.к. графит содержит 100 % углерода, а цементит 6,67 %, то жидкая фаза и аустенит по составу ближе к цементиту, чем к графиту. Образование цементита из жидкой фазы и аустенита должна протекать легче, чем графита. Г – более стабильная фаза, чем цементат.

Процесс образования Графита в сплавах Fe – C называется графитизацией. Или добавление легирующих элементов, стабилизирующих графит (т.е.сдвигающих равновесие в его сторону).

Возможно два пути образования графита в чугуне

1. При наличии в жидкой фазе готовых центров кристаллизации графита и очень медленном охлаждении происходит непосредственное образование графита из жидкой фазы.

2. При разложении ранее образовавшегося цементита. При температурах выше 738 ^оС цементит разлагается на аустенит и графит: Fe₃C → 3 Fe _γ (C) + C _ГР

При температурах ниже 738 ^оС разложение цементита идет по схеме: Fe₃C → 3 Fe _α (C) + C _ГР

При малых скоростях охлаждения степень разложения цементита больше.

Графитизацию из жидкой фазы, а также от распада цементита первичного и цементита эвтектики, называют первичной стадией графитизации.

Образование эвтектоидного графита называют вторичной стадией графитизации.

Выдержка при температуре выше 738 ^оС приводит к графитизации избыточного нерастворившегося цементита.

Если процесс завершить полностью, то при высокой температуре структура будет состоять из аустенита и графита, после охлаждения – из перлита и графита.

При незавершенности этого процесса выше 738 ^оС структура состоит из аустенита, графита и цементита, а ниже 738 ^оС – из перлита, графита и цементита.

3. У партии металла утерян сертификат. Известно лишь, что это легированная инструментальная сталь. Установить класс стали. В распоряжении лабораторная нагревательная печь и твердомер. Обоснуйте план действий.

1. Фиксируем исходную твердость стали

2. Инструментальная сталь: ПК (перлитный класс) или КК (карбидный класс)

3. Проведем процедуру закалки

Т_ЗАК = 723 + 50 = 773 ^оС

Основные носители прочности сталей КК карбиды, поэтому после закалки прочность изменится слабо.

Перлитный класс: при нагреве перлит:

(α + К) → γ - прочность возрастет сильно

4. Измерим прчность после закалки и делаем вывод: изменилась

слабо δ НВ → КК

сильно δ НВ → ПК

(δ НВ относительно начальной прочности).

5. На нетравленом шлифе образца чугуна массой 100 г установлено, что 5% площади шлифа занято включениями графита крабовидной формы. Хим анализ показал, что чугун содержит 5 % С по массе. Какова структура чугуна? Какова масса перлита.

Чугун m = 100 г

крабовидный графит

m _C = = 5 г

Х_Ме = m _C - m _ГР = 5 – 1,67 = 3,33 г

m_Ме = m - m _ГР = 100 – 1,67 = 98,33 г

Т = 1153 - ΔТ:

Т = 1153 + ΔТ :

Эвтектическая реакция по стабильной и метастабильной диаграммам: Гр, А, Л

Эвтектоидные превращения по метастабильной диаграмме с образованием перлита