- •2.2 Дәріс сабақтарының конспектісі
- •Дәріс 1. «Материалтану» пәніне кіріспе. Пәннің мәні мен мақсаты, негізгі анықтамалар және түсініктемелер.
- •Дәріс 3. Металдар мен қорытпалардың атомдық – кристалдық құрылымы. Металдар мен қорытпалардың кристалдануы.
- •768 ОС кезінде болатын бірінші тежелуді а2 фазалық түрленуге жатқызады. Бөлме температурасы кезінде тұрақты – темірге қарағанда тр а2 және а3 аралығында тұрақты болады, – темір деп белгіленеді.
- •768 ОС температура кезінде (Кюри нүктесі) темір магниттік түрленуге ұшырайды, осы нүктеден жоғары темір магниттік қасиетін жоғалтады. Магниттік түрлену кезінде қайта кристалдану болмайды.
- •Қайта кристалданатын және қайта кристалдануға дейінгі жасыту.
768 ОС кезінде болатын бірінші тежелуді а2 фазалық түрленуге жатқызады. Бөлме температурасы кезінде тұрақты – темірге қарағанда тр а2 және а3 аралығында тұрақты болады, – темір деп белгіленеді.
Көміртегі – металл емес, периодтық жүйенің ІV – тобында орналасқан, атомдық рет саны 6, атомдық салмағы 12, атомдық радиусы 0,077 нм, балқу температурасы »35000С. Көміртегі полиморфты екі аллотропиялық пәшәнә бар: графит және алмас. Графит аллотропиялық пішінің әдеттегі жағдайларында тұрақты болып табылады. Алмасты жоғары өысым және температураларда алады.
|
|
7.2 – сурет. – және – темір торларында атомдардың орналасуы: а) – темір, бөлме температурасы кезіндегі тор периоды 2,86 kX; б) – темір, 900°С температура кезіндегі тор периоды 3,64 kX |
7.3 – сурет. Таза темірді қыздыру (оң жағында) және салқындату (сол жағында) сұлбалық қисығы |
Қорытпаларда темір көміртегімен әрекеттесуі кезінде көміртегі темір торларының атом аралық кеңістігіне енеді, себебі көміртегінің атомдық радиусы темірдікіне қарағанда екі есе кіші болғандықтан темір торына ену механизмі бойынша өтеді, сонымен қатар Fe3C, Fe2C және т.б. химиялық қосылыстар түзеді. Fe3C қосылысы ең аз көміртегі концентрациясына (6,67%) ие болады, сондықтан күй кесте сызбаның темірден химиялық қосылысқа дейінгі Fe3C бөлігін жеке қарастыруға болады.
Темір – цементит жүйесі (Fe – Fе3C) толық тұрақты болмайды, себебі темір карбиді Fе3С қыздырудың белгілі бір жағдайларында тұрақсыз және бас көміртегі – гарфит түзілгенде ыдырайды. Осыдан, цементиттің қайтымсыз ыдырауы мүмкін болатын, темір – цементит жүйесі (Fe – Fе3C) метатұрақты болып келеді.
|
|
7.4 – сурет. Графиттің кристалдық торы |
7.5 – сурет. Алмастың кристалдық торы |
Тепе – теңдік (стабильді) жүйеде өтетін түрленулер әрқашан толығымен қайтарымды болады. Егер қыздыру кезінде цементит темір және графитке ыдыраса, онда салқындату кезінде түрленулер кері бағытта жүргізілуі керек, бірақ шындағында ол өтпейді.
Темір – цементит күй – жай кесте сызбасындағы (Fe – Fе3C) негізгі нүктелер латын әріптерімен белгіленеді, ол халықаралық тәжірибеде жалпы қабылданған. Темір – цементит күй – жай кесте сызбасындағы негізгі нүктелердің координаталары және олардың әріптік белгіленуі 7.1 – кестеде көрсетілген.
7.1 – кесте
Темір – цементит күй – жай кесте сызбасындағы негізгі нүктелердің координаталары
Кесте – сызбадағы нүктелердің белгіленуі |
Температура, °0 |
Көміртегі концентра–циясы, % |
Кесте – сызбадағы нүктелердің белгіленуі |
Температура, °0 |
Көміртегі концентра–циясы, % |
А |
1539 |
0 |
D |
~1500 |
6,67 |
В |
1499 |
0,5 |
G |
911 |
0 |
Н |
1499 |
0,1 |
P |
727 |
0,025 |
J |
1499 |
0,16 |
S |
727 |
0,8 |
N |
1392 |
0 |
K |
727 |
6,67 |
E |
1147 |
2,14 |
Q |
~600 |
0,006 |
C |
1147 |
4,30 |
L |
~600 |
6,67 |
F |
1147 |
6,67 |
|
|
|
Fе – Fе3С жүйесіндегі фазалар. Fе – Fе3С кесте сызбаларына сәйкес темір – көміртек қорытпаларында келесідей фазалар түзіледі: темірдегі көміртегінің сұйық ерітіндісі (балқымасы), феррит, аустенит, цементит. Феррит – – темірде көміртегі атомдарының ену қатты ерітіндісі. Феррит латынның Fеrrum – темір деген сөзінен алынған. Қасиеттері бойынша феррит темірге ұқсас болады. Ферриттің кристалдық торы – көлемдік жинақталған текше (КЖТ) болады.
Темірдің КЖТ торынан жоғары температуралы (Fе) және төменгі температуралы (Fеа) түрөзгеруінің болуына сәйкес жоғары температуралы және төменгі температуралы фериттер болады. Феррит ену қатты ерітіндісі болып табылады. Көміртегі атомдары темір атомдарының Fеа кристалдық торының атом аралық кеңістігінде орналасады. КЖТ тордағы кеңістіктің өлшемдерінің өте кіші болғандығынан көміртегі атомдарының көптеген бөлігі тор ақауларында (вакансия, дислокация) орналасады. Көміртегі орналаса алатын, Fеа темірдің КЖТ торының атом аралық кеңістігі 0,291rэ өлшеміне ие болады, мұндағы r – темір атомының радиусы.
Осы құбылыс Fеа темірде көміртегінің аз ерігіштігін түсіндіреді. Төмен температуралы ферриттегі көміртегінің максималды концентрациясы 727 °С кезінде 0,025 %, ал жоғары температуралы ферритте 1499 °С кезінде 0,1 % құрайды. Ферритте көміртегінің еруі өзгеріп отырады, бөлме температурасына дейін салқындатқанда ол 0,006 % С құрайды.
Феррит жұмсақ және созымды, ол келесідей механикалық қасиеттерге ие болады: в = 250 МПа; 0,2, = 120 МПа; = 50 %; = 80 %; КСU = 2,5 МДж/м2; НВ 80. Феррит Fеа сияқты 768 °С дейн магнитті болады. Микроскоппен қарағанда феррит біртекті түйірлен түрінде көрінеді. Ферритті Ф немесе әріпімен белгілейді.
