4 Завдання і порядок виконання роботи

4.1 Викреслити діаграму стану Fe – Fе₃С (без верхнього лівого кута), сумістивши в точці А точки N, Н, В, J. Нанести позначення ліній.

4.2 Нанести штрихові лінії, що розділяють структурні області діаграми стану і вказати структурні складові, що присутні в кожній області.

4.3 Побудувати криві охолодження та нагрівання заданих викладачем сплавів із застосуванням правила фаз і схематичним зображенням мікроструктури сплаву.

На рисунку 7.1 поданий приклад виконання роботи по пунктах 4.1-4.3

Приклад виконання роботи

Щоб побудувати криву охолодження сплаву за діаграмою стану, спочатку на вісі концентрацій (вісі х) проставляють концентрацію сплаву. В даному випадку сплав містить 0,55%С. І через цю точку проводять ординату. Точки перетину ліній діаграми ординатою являються критичними точками даного сплаву. Точка 1 – початок кристалізації, точка 2 – кінець кристалізації. Точка 3 – початок перекристалізації, точка 4 – кінець перекристалізації. Лінія PSK – лінія евтектоїдного перетворення.

За законом Гіббса (С=К+1-Ф) визначаємо в кожній області число ступенів свободи і будуємо криву охолодження (рисунок 7.1).

а – крива охолодження сплаву б – діаграма стану Fe-Fe₃C

Рисунок 7.1 – Побудова кривої охолодження сплаву за діаграмою стану залізо-цементит

При охолодженні цього сплаву відбуваються наступні перетво­рення.

До точки 1 ніякі перетворення не протікають, тільки понижується температура рідкої фази. (С=2-1+1=2). В точці 1 починається кристалізація аустеніту, яка протікає в інтервалі температур від точки 1 до точки 2. В процесі кристалізації в розплаві утворюються зародки і ростуть кристали аустеніту, перетворюючись в зерна на останньому етапі. Нижче точки 1 сплав складається із рідкої фази і аустеніту. (С=2+1-2=1). Закінчується кристалізація аустеніту в точці 2. Від точки 2 до точки 3 відбувається лише пониження темпе­ратури аустеніту. (С=2+1-1=2).

В точці 3 починається перекристалізація аустеніту у ферит. На межах зерен аустеніту утворюються зародки фери­ту, які ростуть, перетворюючись у зерна. Кількість аустеніту зменшується, а кількість в ньому вуглецю зростає за рахунок того, що ферит може розчинити в собі лише 0,02%С при 727^оС, а тому витісняється з α-Fe надлишок вуглецю, який переходить в аустеніт підвищуючи його концентрацію. Критичну точку 3 позначають А₃.

При досягненні температури 727^оС (критична точка А₁) вміст вуглецю в аустеніті досягає 0,83%. Аустеніт, який має евтектоїдну концентрацію, розпадається з одночасним виділенням із нього фериту і цементиту, які утворюють механічну суміш – перліт.

А_0,83%С→Ф_0,02%С+Fe₃C

Евтектоїдне пертворення протікає при постійній температурі 727^оС. При наявності трьох фаз (при цій температурі): ферит (0,02%С), цементит (6,67%С) і аустеніт (0,83%С) – система нонваріантна. (С=2+1-3=0). На кривій охолодження це відмічається горизонтальною лінією 4-4´. Після перекристалізації (нижче лінії 4-4´) сплав має структуру Ф+П.

Від лінії 4-4´ до кімнатної температури знову ніяких перетво­рень не протікає, а лише знижується температура сплаву з феритоперлітною структурою. В цьому інтервалі температур сплав має двофазну структуру – Ф+(Ф+Ц).

(С=2+1-2=1).

Залізовуглецевий сплав, який містить 0,55%С – це доевтектоїдна сталь. Від нормальної температури до температури 727^оС має ферито-перлітну структуру.