7. Примеры решения типовых задач

Задача 1. Вычертите диаграмму состояния железо - цементит, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0° С (с применением правил фаз) для сплава, содержащего 0,8 % С. Выберите для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определите: состав фаз, т. е. процентное содержание углерода в фазах при этой температуре; количественное соотношение фаз.

Решение:

Находим на оси концентраций диаграммы железо - цементит точку, определяющую состав заданного сплава – 0,8 % С и проводим вертикальную линию, которая пересекает данную диаграмму. Там где заданная линия пересекла линии диаграммы ставим точки (0-1-2-3). Рассмотрим, что будет происходить на диаграмме в заданных точках.

При охлаждении температуры от 1600С до 1485С понижение температуры расплава происходит равномерно. В точке 0 сплав находится в жидком (расплавленном) состоянии. При температуре 1485С (точка 1) начинается кристаллизация аустенита из жидкости. При t=1370С (точка 2) наблюдается окончание процесса кристаллизации. Весь расплав превращается в твердый аустенит. Закристаллизовавший аустенит равномерно охлаждается до температуры 727С (точка S на диаграмме). При этой температуре (точка 3) на кривой охлаждения появляется горизонтальная площадка, которая соответствует перекристаллизаций аустенита в перлит (эвтектоидное превращение). Сталь, имеющая структуру перлита, называют эвтектоидной. Ниже t=727С никаких изменений в структуре стали не наблюдается. Имеет место просто равномерное снижение температуры. Строение эвтектоидной стали при нормальной температуре пластинчатое, т.е. структура стали состоит из чередующихся пластинок феррита и цементита.

Химический состав фаз любого сплава системы можно определить с помощью каноды, а их количество - по правилу рычага.

Выбираем между линиями ликвидус и солидус температуру 1425С. Для определения химического состава фаз сплава составао,0,8% С при температуре 1425С, проводим каноду XYZ.

Точка X характеризует твердую фазу (аустенит), а точка Z - жидкую фазу. Спроектировав их на ось концентраций, получим состав фаз – Х'-состав твердой фазы, а Z'^!- жидкости при температуре 1425С сплава состава Y¢.

По диаграмме состояния определяем, что жидкая фаза содержит 1,7%, а твердая 0,6% углерода и представляет собой аустенит.

Правило рычага для определения количества равновесных фаз: отрезки каноды Х- Z между точкой, опре­деляющей состав сплава Y и точка­ми, определяющими составы фаз (Х, Z), обратно пропорциональны коли­честву этих фаз.

Q_ж/Q_А. = Х Y/ YZ,

где: Q_ж - количество жидкости; Q_А. - количество аустенита при температуре1425С, соответствующей точке Y.

Пусть в точке Y масса всего сплава составляет 100 г, тогда Q_ж/(100-Q_ж) = ХY/ХZ.

Подставляя значения отрезков в сплав, взятые из диаграммы состояния, можно определить количество жидкости, а затем и количество аустенита. Следует пользоваться значениями концентраций как координатами на числовой оси.

Q_ж= ХY /XZ*100% Q_ж= 0.2/1.1*100%=19%

Q_A= YZ / XZ *100% Q_A=0.9/1.1*100%=81%

Таким образом, при t=1425^О сплавов содержит 81% твердой фазы (аустенита) и 19% жидкой фазы.

Задача 2. Расшифруйте марочный состав сплавов: У8; СЧ24. Определить название. Укажите основной химический элемент сплавов, их механические свойства и области применения.