- •1(1). Определение металлов. Понятие о кристаллических решетках. Структура металлов в твердом, жидком, парообразном состояниях и в виде плазмы.
- •2(2). Электролиз расплавленных солей
- •2(1). Промышленная классификация металлов в элементарном состоянии. Основные виды металлических сплавов.
- •3(1). Представления о природных минералах
- •4(1). Производство металлических материалов методами пиро- и гидрометаллургии
- •4(2). Электролиз водных растворов
- •3(2). Металлотермия
- •5(1). Классификация металлургических технологий
- •6(1). Применение химической термодинамики и кинетики в теории металлургических процессов
- •6(2). Автоклавное восстановление металлов из растворов газами
- •5(2). Цементация
- •7(1). Гомогенные и гетерогенные металлургические системы
- •8(1). Явление массопереноса. Молекулярная и конвективная диффузия
- •8(2). Характеристика и структура металлургических предприятий интегрированного типа (с полным циклом), мини- и микрозаводов.
- •7(2). Металлургические производственные комплексы. Их место в народном хозяйстве.
- •9(1). Представление об энергии активации
- •10(1). Поверхностные явления
- •10(2). Общая схема доменной плавки
- •9(2). Подготовка железорудного сырья к плавке
- •11(1). Основы теории горения топлива
- •12(1). Металлические и шлаковые расплавы металлургических систем, их характеристики и физико-химические свойства
- •12(2). Кислородно-конвертерный процесс
- •11(2). Внедоменные способы получения железа (бескоксовая металлургия)
- •13(1). Строение жидких металлических и шлаковых расплавов, поведение в них примесей
- •14(1). Диаграмма состояния «железо-углерод»
- •14(2). Электросталеплавильное производство
- •13(2). Мартеновский процесс
- •15(1). Физико-химические процессы, протекающие при кристаллизации металлических расплавов
- •16(1). Термодинамические и кинетические закономерности зарождения твердой фазы в расплаве
- •16(2). Внеагрегатная обработка стали (внепечное рафинирование)
- •15(2). Специальная электрометаллургия
- •17(1). Усадочные явления при кристаллизации металлических расплавов
- •18(1). Дендритная и зональная ликвация. Химическая и физическая неоднородность слитка
- •18(2). Классификация и маркировка стали
- •17(2). Десульфурация, дефосфорация, раскисление и легирование стали
- •19(1). Структурные превращения при охлаждении металлов и сплавов в твердом состоянии. Представления о термической обработке металлов и сплавов.
- •20(1). Общие сведения о железе, чугунах, сталях и сплавах
- •20(2). Разливка стали в изложницы и на машинах непрерывного литья заготовок (мнлз)
- •19(2). Современные способы разливки стали
- •21(1). Основные виды металлопродукции из черных металлов
- •22(2). Обработка металлов давлением
- •21(2). Газы и неметаллические включения в стали
- •23(1). Оценка запасов месторождений железорудного сырья
- •24(1). Характеристика железных руд
- •24(2). Основные тенденции и перспективы развития прокатного производства
- •23(2). Основные тенденции и перспективы развития доменного производства и бескоксовой металлургии
- •25(1). Топливо и флюсы металлургического назначения
- •25(2). Основные тенденции и перспективы развития сталеплавильного производства
14(1). Диаграмма состояния «железо-углерод»
Диаграмма состояния железо – углерод дает основное представление о строении железоуглеродистых сплавов – сталей и чугунов. Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники.
Начало изучению диаграммы железо – углерод положил Чернов в 1868 году. Чернов впервые указал на существование в стали критических точек и на зависимость их положения от содержания углерода.
Эта диаграмма, для которой характерна метастабильная фаза Fe3C (цементит), соответствует сталям. В чугунах, содержащих большое количество углерода, последний выступает в виде самой устойчивой фазы, т.е. в виде элементарного углерода (графита). В сталях углерод обычно не выделяется, и вместо него появляется цементит, образование которого идет легко.
При термической обработке простых (т.е. железоуглеродистых) сталей существенным является то, что в зависимости от температуры они имеют две различные кристаллические структуры. При температурах немного ниже температуры затвердевания железо и растворы принимают структуру объемно-центрированной кубической решетки (дельта-фаза). При более низких температурах сталь превращается в аустенит (гамма-фаза) с гранецентрированной кубической решеткой. При еще более низких температурах происходит возврат к объемно-центрированной структуре, названной здесь альфа-фазой.
Когда простая углеродистая сталь медленно охлаждается, в ней происходит эвтектоидная реакция. Получающийся продукт представляет собой смесь, называемую перлитом и состоящую из почти чистого объемно-центрированного железа (называемого ферритом) и цементита.
Если, однако, подвергнуть аустенит закалке в воду, то перлит образоваться не успевает, а вместо него образуется структура, названная мартенситом. Это превращение не фигурирует на фазовой диаграмме, потому что мартенсит метастабилен по отношению к перлиту. Мартенсит имеет искаженную форму объемно-центрированной кубической структуры, что делает его исключительно твердым и хрупким. При нагреве мартенсита до умеренной температуры он начинает превращаться в однородную смесь альфа-железа и цементита, становясь все более мягким и деформируемым. Это процесс мартенситного старения.
В зависимости от состава расплава можно определять температурные области, в которых вследствие «разрыхления» структуры облегчается протекание процессов газовыделения, и учитывать возможное влияние строения жидкой стали. При известных составе и температуре жидкой стали можно учитывать возможное влияние ее строения на вязкость, плотность, поверхностное натяжение и другие характеристики. В зависимости от области на диаграмме состояния, через которую проходит путь изменений состава и температуры сплава, можно прогнозировать получение тех или иных свойств после разливки и кристаллизации металла.