11. Основные характеристики железа и углерода. Диаграмма состояния железо-цементит и ее анализ. Фазы, структурные составляющие, образующиеся по этой диаграмме, их свойства.

ACD – линия ликвидус (начало 1-ой крист-ии); AECF – линия солидус; SE – линия предельной растворимости С в А; PQ - линия предельной растворимости С в Ф. Различают Ц первичный выделяемый по CD из L, ЦII выделяемый по SE из А, ЦIII по PQ из Ф. При t=1147°С по линии ECF протекает эвтектическая реакция с образованием ледебурита (L4,3→Л(А+Ц), ледебурит – это эвтектическая смесь состоящая из Ц и А). При t=727°С по линии PSK протекает эвтектоидная реакция с образованием перлита (А0,8→П(Ф+Ц), перлит – это эвтектоидная смесь состоящая из Ф и Ц). Железо – это Ме сероватого цвета, имеющий Тпл=1539°С, плотность 7,68 г/см³, Fe присущи аллотропические св-ва, для α- Fe ОЦК, для γ-Fe – ГЦК. (Св-ва технического Fe: 1). σв=250 МПа; 2). σ02=120 МПа; 3). δ=50% (относительное удлинение при растяжении); 4). ψ=85% (относительное сужение при растяжении); 5). НВ=800 МПа. Углерод – не Ме элемент, Тпл=3500°С, плотность 2,5 г/см³, углероду присущи аллотропические модификации поэтому в свободном состоянии он бывает в виде графита или алмаза. Между Fe и С в ТВ. состоянии образуются фазы: 1). цементит (Ц; Fe3С) – хим. соединение Fe с С, содержащее 6,67% С, имеет высокую твердость НВ=8000-10000 МПа, Тпл=1250°С. 2). феррит (Ф или α) – тв. раствор внедрения С и др. примесей в α-Fe. Имеет предел растворимости С 0,02% для α-Fe и 0,1% для δ- Fe (тип решетки ОЦК); 3). аустенит (А или γ) – тв. раствор внедрения С и др. примесей в γ-Fe имеет предел растворимости 2,14% для С (тип ГЦК). Сплавы содержащие до 2,14% С наз-ся стали. Сплавы содержащие больше 2,14 % С наз-ся чугунами. до 0,8% С – доэвтектоидные стали; 0,8% С –эвтектоидные стали; более 0,8% С – заэвтектоидные стали. 2,14-4,3% – доэвтектические чугуны; 4,3% – эвтектические чугуны, более 4,3% – заэвтектические чугуны.

12. Формирование равновесной структуры доэвтектоидных и эвтектоидных сталей (построение кривых охлаждения с применением правила фаз. графическое изображение итоговых структур). Кристаллизация доэвтектоидной стали начинается в точке 1, где в

жидкой фазе зарождаются первые зерна аустенита, и заканчи­вается в точке 2. Между точками 1 и 2 число степеней свободы с = 2 – 2 + 1 = 1 (два компонента – Fe и C, две фазы – L и А. После затвердевания сплав имеет одно­фазную структуру А. Между точками 2 и 3 число степеней свободы с = 2 – 1 + 1 = 2 (два компонента – Fe и C, одна фаза – А). В интервале от точки 3 до точки 4 происходит превращение А. Между точками 3 и 4 число степеней свободы с = 2 – 2 + 1 = 1 (два компонента – Fe и C, две фазы – А и Ц). При пос­тоянной температуре 727 °С (площадка 4-4') происходит эвтектоидное превращение A → Ф_Р +Ц аустенита в мелкодисперсную механическую смесь Ф и Ц, наз-ую П. В точке 4 число степеней свободы с = 2 – 3 + 1 = 0 (два компонента – Fe и C, три фазы – А, Ф и Ц), что подтверждает выделение П при постоянной t. При дальнейшем охлаждении до точки 5 происходит выделение из феррита избыточного C в виде Ц_III. Между точками 4 и 5 число степеней свободы с = 2 – 2 + 1 = 1 (два компонента – Fe и C, две фазы – Ф и Ц. Конечная структура Ф + П +Ц_III (феррито-перлитная).

13. Формирование равновесной структуры эвтектоидных и заэвтектоидных сталей (построение кривых охлаждения с применением правила фаз, графическое изображение итоговых структур). Кристаллизация зазвтектоидных сталей начинается в точке 1

выделением из жидкого расплава А и заканчи­вается в точке 2. После затвердевания сплав имеет однофазную структуру А. При дальнейшем ох­лаждении от точки 2 до точки 3 структурных превращений сталь не претерпевает, идет простое охлаждение. В интервале точек 3-4 происходит выделение Ц_II. При медленном охлаждении А выделяется по гра­нице аустенитных зерен. На площадке 4-4' происходит эвтектоидное превращение А в П. При дальнейшем охлаждении ниже точки 4 из Ф, входящего в П, выделя­ется Ц_III. Ц_III, наслаиваясь на кристаллы Ц_II и цементита перлита, не оказывает заметное влияние на свойства. Поэтому при рассмотрении структур заэвтектоидных сталей о Ц_III обычно не упоминают. Конечная структура П +Ц_II +Ц_III - перлито-цементитная.