3. Термокинетическая кривая охлаждения. Правило фаз

Правило фаз позволяет проверить правильность термокнетических кривых, а так же решать обратную задачу – строить термокинетические прямые по известной диаграмме состояния. Это правило устанавливает условия равновесия в любой точке диаграммы по количеству фаз.

Правило фаз устанавливает взаимосвязь между числом компонентов системы. Под системой пониматют сплав или чистый компонент, числом внешних переменных факторов, числом фаз находящимся в равновесии в данной точке по n степеней свободы системы.

Математически оно имеет следующий вид:

К – число компонентов системы (К = 1 то чистый компонент, К≥2 то компонент спалва)

В – число внешних переменных факторов (для большинства традиционных процессов обработки сплавов переменным фактором считают только температуру, следовательно число внешних переменных факторов равно одному )

Ф – число фаз находящихся в равновесии

С – число степеней свободы системы (число возможностей изменения внешних факторов ).

Если число степеней свободы системы равна нулю, то система нонвариантна (без вариантов) то есть не может изменяться ни один внешний фактор без нарушения равновесия. Если число степеней свободы системы равно одному то система моновариантна (один вариант) то есть может изменяться один фактор без нарушения равновесия. Если число степеней свободы системы больше одного то система многовариантна то есть может изменятся более одного фактора без нарушения равновесия.

Постоим термокинетическую кривую охлаждения для стали 55 с использованием правила фаз.(рисунок3.1)

Рисунок 3.1 - Термокинетическая кривая охлаждения

4. Нахождение концентрации углерода. Нахождение количество фаз в процентах

1. Правило концентрации

Это правило используется для определения компонента в каждой из фаз двухфазной области. Для этого через данную точку проводятся горизонтальная прямая (канода) до пересечения с границами двухфазной области. Проекция точки пересечения каноды с границей данной фазы на ось концентраций дает концентрацию компонента В в этой фазе.

Из рисунка 4.1 видно что в точке Х_ф концентрация углерода равно приблизительно 0,015 процента, а в точке Х_а оно равно приблизительно 0,7 процентов.

Из рисунка 4.1 видно что в точке Х_ф концентрация углерода равно приблизительно 0,1 процента, а в точке Х_а оно равно приблизительно 0,7 процентов.

2. Правило отрезков (рычага)

Из расчетов видно, что в точке b концентрация аустенита составляет 30%, а феррита 70%.

Рисунок 4.1 – Диаграмма состояния сплавов

5. Технологический процесс термообработки

Для нашей стали мы проведем процесс термообработки закалки, а затем среднетемпературного (среднего) отпуска. Но для начала разберемся в назначении каждой стадии термообработки, фазовых превращений и полученными структурами и свойствами стали.

1. Назначение стадий термообработки

Закалка – термическая обработка, заключающаяся в нагреве стали до температуры выше линии GSK, выдержке при этой температуре и охлаждении со скоростью, обеспечивающей получение мартенсита (не ниже критической). Минимальная скорость охлаждения, при которой не успевает пройти диффузионный распад аустенита на феррито-цементитную смесь, называется критической скоростью закалки на мартенсит. Скорость охлаждения обеспечивается определённой охлаждающей средой (вода, растворы солей, масло, для некоторых сталей - воздух). Назначение закалки заключается в получении мартенситной структуры.

Отпуск – термическая обработка, заключающаяся в нагреве закалённой стали до температуры ниже линии PSK, выдержке при этой температуре и охлаждении. Отпуск стали способствует снятию внутренних напряжений и получению необходимых свойств стали. Отпуск имеет важное практическое значение. Именно в процессе отпуска формируются окончательные структуры и комплекс эксплуатационных свойств сталей. Назначение среднетемпературного (среднего) отпуска заключается в том, что структура мартенсита переходит в троостит отпуска.