Билет 10. Характеристика основных фаз и структур в диаграмме Fe-FeзC.

Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит.

Фазы: твердые р-ры феррит, аустенит, хим. с-е цементит.

Феррит – тв. р-р внедрения углерода в альфа-железо. Макс. раств-ть С в альфа-железе 0,02%.

Аустенит – тв. р-р внедрения углерода в гамма-железе. Предельная раств-ть 2,14%

Цементит – хим. с-е железа и углерода FeзC. 6,67% С. Цементит имеет высокую твердость, но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность.

В сплавах железа и углерода существуют 2 высокоугл. фазы графит и менее устойч. – цементит.

AECF – солидус, PSK – линия эвтектоидного превращения, ECF – линия эвтектического превращения

Перлит – феррит + цементит

Ледебурит – эвтектика системы. Механическая смесь аустенита и цементита.

Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.

до 0,02% С – техническое железо (Ф); 0,02-0,8% – доэвт. сталь(Ф+П), 0,8% – эвт. сталь(П); 0,8–2,14% – заэвт. сталь(П+Ц2); 2,14-4,3% – доэвт. белый чугун (П+Ц2+Л); 4,3% - эвт. бел. чугун (Л(П+Ц)); 4,3-6,67 – заэвт. бел. чугун (Ц1+Л)

Наличие легкоплавкого ледебурита в структуре чугунов повышает их литейные свойства.

Чугуны, кристаллизующиеся в соответствии с диаграммой состояния железо – цементит, отличаются высокой хрупкостью. Цвет их излома – серебристо-белый.

Билет 11. Кристаллизация доэвтектоидных сталей

Сплавы с содержанием углерода от 0,025 до 0,8 % называются доэвтектоидными сталями. Рассмотрим фазовые и структурные изменения доэвтектоидной стали на примере сплава. В интервале температур до 727 °C идет полиморфное превращение А в Ф. Состав аустенита меняется по линии GS, а феррита – по линии GP. При 727 °С концентрация углерода в аустените равна 0,8 % (точка S) и в феррите – 0,025 % (точка Р).

Ниже этой температуры происходит эвтектоидное превращение. В равновесии находятся три фазы: феррит состава точки Р, аустенит состава точки S, цементит. На кривых охлаждения или нагрева наблюдается температурная остановка. Таким образом, структура доэвтектоидной стали характеризуется избыточными кристаллами феррита и эвтектоидной смесью феррита с цементитом, называемой перлитом. Чем больше углерода в доэвтектоидной стали, тем больше в структуре ее перлита. При дальнейшем охлаждении в результате изменения растворимости углерода в феррите (линии РQ) выделяется третичный цементит. Однако в структуре обнаружить его при наличии перлита невозможно.

Билет 12. Кристаллизация эвтектоидных сталей

Сталь эвтектоидного состава – содержание углерода 0,8 %.

В этом случае при охлаждении аустенита имеется только одна критическая точка Аs, отвечающая температуре 727 °С. При этой температуре аустенит находится в равновесии с ферритом и цементитом:

АsФp+ Ц

Эвтектоидный распад аустенита состава точки S (0,8 %С) на феррит состава точки Р (0,025 %С) и цементит происходит при некотором переохлаждении, т.е. ниже 727 °С. Эвтектоидная смесь феррита с цементитом называется перлитом.

Билет 13. Кристаллизация заэвтектоидных сталей

Сплавы с содержанием углерода от 0,8 до 2,14 % называются заэвтектоидными. Процессы структурообразования рассмотрим на примере сплава V. По линии ES аустенит охлаждается без изменения состава. Несколько ниже этой температуры аустенит достигает предельного насыщения углеродом согласно линии растворимости углерода в аустените ЕS. В интервале температур t10 - 727 °C из пересыщенного аустенита выделяется высокоуглеродистая фаза – цементит, который называется вторичным. Состав аустенита меняется по линии ЕS и при температуре 727 °С достигает точки S (0,8 %С).

Ниже 727 °С происходит эвтектоидное превращение: аустенит состава точки S (0,8 %С) распадается на смесь феррита состава точки Р (0,025 %С) и цементита. Таким образом, структура заэвтектоидной стали характеризуется зернами перлита и вторичного цементита.