Решение:

Структуру содержащую 2,9%С имеет серый доэвтектический чугун.

Схема структурообразования

1. Ж

↓

А

1-2 Ж+А

( Г+А)

2’ А+Г

Г_II

2-3 А+Г

Ц_II

3-4 А+Ц_II +Г

П(Ф+Ц)

4’ П(Ф+Ц)+Ц_II+Г

Ц_III

4-5 П(Ф+Ц)+Ц_II+Г

5 П(Ф+Ц)+Ц_II+Г

Ответ: В сплаве с содержанием свободного углерода 1,6% в сплаве с общим содержанием углерода 2,9% переход на метастабильную систему кристаллизации произойдёт в т.3 . Возможная структура этого сплава: перлит, вторичный цементит и графит.

Кривая охлаждени №4

Задача №310

Рассчитать температуру перехода со стабильной на мета-стабильную систему и определить количество фазовых и структурных составляющих при 20℃в сплаве с общим содержанием углерода 4,3%, связанного 0,4%.

Решение

Описание фазовых превращений в сплаве №5 при его охлаждении

1. В т. 1

Из жидкой фазы начинают выделяться кристаллы графита.

2. Интервал 1-2

Предположим, что в этом интервале кристаллизация пройдёт по стабильной системе. Тогда количество свободного графита будет

Это количество меньше заданного, следовательно в этом интервале кристаллизация пройдёт по стабильной системе.

Кристаллы будут выделяться до охлаждения жидкой фазы до т.2. Состав жидкой фазы будет изменяться в соответствии с линией ликвидус (1-С’) ,состав графита будет изменяться в соответствии с линией солидус (1’-F’).

Число степеней свободы С=2-2+1=1 , поэтому кристаллизация будет проходить не при постоянной температуре, а в интервале температур 1-2

Процесс кристаллизации сопровождается выделением тепла, что замедляет охлаждение и на кривой охлаждения будет перегиб.

3. В т.2 при T=1153℃

• Предположим, что эвтектическая реакция пройдёт полностью по стабильной системе. Тогда количество свободного графита будет

Это количество меньше заданного, следовательно эвтектическая реакция пройдёт полностью по стабильной системе

Сплав затвердевает. Жидкая фаза состава т.С’ испытывает эвтектическое превращение, приводящее к образованию смеси аустенита и графита состава т.С’. Ж_С’↔А_E’+Г_F’

Эвтектическое превращение будет идти при постоянной температуре т.к С=0, на кривой охлаждения будет площадка. С=2-3+1=0

4. Интервал 2-3

• Предположим, что в этом интервале кристаллизация пройдёт по стабильной системе. Тогда количество свободного графита будет

Это количество меньше заданного на 0,27%, следовательно в этом интервале кристаллизация пройдёт по стабильной системе.

В следствии уменьшения растворимости углерода в аустените, по линии E’S’, из аустенита будет выделяться вторичный графит, в результате чего немного изменяется количественное соотношение ,количество аустенита немного уменьшается, графита увеличивается.

5. В т.3

• Предположим, что эвтектоидная реакция пройдёт полностью по стабильной системе. Тогда количество свободного графита будет

Это количество значительно больше заданного, следовательно эвтектическая реакция пройдёт лишь частично по стабильной системе.

При t=738℃ аустенит состава т. S’ испытывает эвтектоидное превращение, приводящее к образованию смеси феррита и графита до тех пор, пока не выделится 0,27% графита. Затем при t=727℃ аустенит состава т. S испытывает эвтектоидное превращение, приводящее к образованию перлита.

при Т=738℃

при Т=727℃

Каждое превращение будет идти при постоянной температуре т.к. С=0. На кривой охлаждения образуются две подряд площадки в виде ступенек.

С=2-3+1=0

Т.3’

Окончание эвтектоидного превращения, в результате которого получим в структуре перлит, феррит и графит П(Ф+Ц)+Ф+Г .

6. Интервал 3-4

В следствии уменьшения растворимости углерода в феррите, по линии PQ, из феррита будет выделяться цементит третичный. В структуре его обычно не видно т.к. осаждается на пластинах перлитного цементита

7. Т.4

Структура будет П(Ф+Ц)+Ф+Ц_III+Г . При t=20℃ состав сплава будет состоять из:

3-х фаз – феррита, цементита и графита (Ф+Ц+Г)

4-х структурных составляющих – перлита , феррита ,цементита третичного и графита. П(Ф+Ц)+Ф+Ц_III+Г

Схема структурообразования сплава №5

1. Ж

Г

1-2 Ж+Г

А+Г

2’ А+Г

Г_II

2-3 А+Г

Ф+Г П(Ф+Ц)

3’ П(Ф+Ц)+Ф+Г

Ц_III Ц_III

3-4 П(Ф+Ц)+Ф+Ц_III+Г

3. П(Ф+Ц)+Ф+Ц_III+Г