Материаловедение ЛР 2

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра технологии строительных

материалов и метрологии

Дисциплина: «Материаловедение»

Лабораторная работа №2

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО-ЦЕМЕНТИТ

Работу выполнил:

Студент:

Группа:

Номер зачетной книжки:

Работу проверил:

Преподаватель: Кузьмин

Олег Владимирович

Цель лабораторной работы – изучение диаграммы состояния и структурных превращений в углеродистых сталях.

При выполнении лабораторной работы необходимо:

● ознакомиться с основными понятиями теории сплавов;

● изучить диаграмму состояния железо-цементит;

● построить кривую охлаждения для конкретного сплава с описанием и схематической зарисовкой необходимых превращений;

● определить количественное соотношение и составы фаз в определенной точке системы

Оснащение участка лабораторной работы: плакат с диаграммой состояния железо-цементит, плакат с кривой охлаждения чистого железа.

Диаграмма состояния – графическое изображение фазового состояния всех составов данной системы в зависимости от температуры и концентрации компонентов.

Фаза – однородная по химическому составу, кристаллическому строению и свойствам часть системы, при переходе через которую структура и свойства вещества изменяются скачкообразно.

Основные линии для диаграммы состояния:

ACD – линия начала кристаллизации (линия ликвидуса)

AECF – линия окончания кристаллизации (линия солидуса)

ECF – линия эвтектической реакции (образование ледебурита)

GS – линия начала перехода аустенита в феррит

SE – линия предельной растворимости углерода в γ-железе.

PSK – линия эвтектоидной реакции (аустенита в перлит).

GP – линия предельной растворимости углерода в Fe-α. По этой линии превращение аустенита в феррит заканчивается;

ES – линия предельной растворимости углерода в Fe-γ;

PQ – линия начала выделения цементита (ЦIII) из феррита при охлаждении;

MO – переход из феррамагнитного состояния в парамагнитное;

S – эвтектоидная точка;

C – эвтектическая точка

Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения углерода в α-железо (Fe-α). Содержание углерода в феррите при разных температурах различно:

при комнатной температуре – минимально и составляет 0,006 % (соответствует точке Q на диаграмме состояния системы железо-цементит);

при температуре 727 ºС максимально – 0,024 % (соответствует точке Р на диаграмме состояния железо-цементит).

Аустенит (А) – это твердый раствор внедрения углерода в γ-железо (Fe-γ). Содержание углерода в аустените также различно при разных температурах:

при 727 ºС – минимально и составляет 0,8 % (соответствует на диаграмме точке S системы железо-цементит);

при 147 ºС содержание углерода в аустените максимально – 2,14 % (соответствует точке F на диаграмме состояния системы железо-цементит).

Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом Fe3C (карбид железа). Содержание углерода в цементите постоянно и составляет 6,67 %.

Перлит (П) – эвтектоидная смесь феррита и цементита. Содержание углерода в перлите постоянно и составляет 0,8 %. Образуется при распаде аустенита при охлаждении ниже 727 ºС.

Ледебурит (Л) – эвтектическая смесь цементита и аустенита (4,3 % С). Образуется в результате эвтектической кристаллизации при температуре 1147 ºС.

В соответствии со структурой все сплавы подразделяются на три группы:

1. Техническое железо – сплавы с содержанием углерода менее 0,025 %;

2. Сталь – сплавы с содержанием углерода 0,025–2,14 %.

По структуре стали, в свою очередь, делятся на три группы:

– доэвтектоидные с содержанием углерода от 0,025 до 0,8 %;

– эвтектоидные с содержанием углерода 0,8 %;

– заэвтектоидные с содержанием углерода от 0,81 до 2,14 %;

3. Чугуны – сплавы с содержанием углерода 2,14–6,67 %.

Чугуны делятся также на три группы:

– доэвтектические с содержанием углерода от 2,14 до 4,3 %;

– эвтектические с содержанием углерода 4,3 %;

– заэвтектические c содержанием углерода от 4,31 до 6,67 %.

а) кривая охлаждения при кристаллизации сталей

б) кривая охлаждения при кристаллизации чугунов

Вариант 18

С = 1,8%

Кривая охлаждения Fe:

Вывод: В ходе лабораторной работы были изучены диаграммы состояния и структурных превращений в углеродистых сталях, ознакомились с основными понятиями теории сплавов, изучили диаграмму состояния железо-цементита, построили кривую охлаждения для конкретного сплава с описанием и схематической зарисовкой необходимых превращений, определили количественное соотношение и составы фаз в определенной точке системы.