64. Сиситема Железо–Углерод. Структурные модификации железа. Раств-ть с в Fe.

Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.Cплавы с содержанием углерода >0,02%, наз. тех. железо. Структура таких сплавов после окончания кристаллизации состоит или из зерен феррита, при содержании углерода менее 0,006 %, или из зерен феррита и кристаллов цементита третичного, расположенных по границам зерен феррита, если содержание углерода от 0,006 до 0,02 %.Углеродистыми сталями называют сплавы железа с углеродом, содержащие 0,02…2,14 % углерода, заканчивающие кристаллизацию образованием аустенита.Они обладают высокой пластичностью, особенно в аустенитном состоянии.Структура сталей формируется в результате перекристаллизации аустенита. По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на доэвтектоидные (0,02%<C<0.8%), структура феррит + перлит Ф+П; эвтектоидные (C=0.8%), структура перлит (П), перлит может быть пластинчатый или зернистый; заэвтектоидные (0,8%<C<2,14%), структура перлит + цементит вторичный (П + ЦII), цементитная сетка располагается вокруг зерен перлита. По микроструктуре сплавов можно приблизительно определить количество углерода в составе сплава, учитывая следующее: количество углерода в перлите составляет 0,8 %, в цементите – 6,67 %. Ввиду малой ратворимости углерода в феррите, принимается, что в нем углерода нет.Сплавы железа с углеродом, содержащие углерода более 2,14 % (до 6,67 %), заканчивающие кристаллизацию образованием эвтектики (ледебурита), называют чугунами.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. Такие чугуны называются белыми чугунами.По количеству углерода и по структуре белые чугуны подразделяются на: доэвтектические (2.14%<C<4.3% , структура перлит + ледебурит + цементит вторичный (П+Л+Ц_II); эвтектические (C=4,3%), структура ледебурит (Л); заэвтектические (4,3%<C<6,67%), структура ледебурит + цементит первичный (Л+Ц_I) В структуре доэвтектических белых чугунов присутствует цементит вторичный, который образуется в результате изменения состава аустенита при охлаждении (по линии ES). В структуре цементит вторичный сливается с цементитом, входящим в состав ледебурита.Фазовый состав сталей и чугунов при нормальных температурах один и тот же, они состоят из феррита и цементита.

65.Понятие о диаграммах состояния. Принципы построения диаграмм. Диаграммы состояния показывают изменения фазового состояния сплавов при изменении их состава и температуры, а также позволяют предсказывать свойства сплавов. Связь между составом сплава и его свойствами для различных типов диаграмм состояния впервые была установлена Н. С. Курнаковым и получила название закономерностей Курнакова.При изоморфности кристаллических решеток, близости строения валентных электронных оболочек атомов и малой разнице в размерах атомов в твердом состоянии элементы образуют неограниченные твердые растворы.

Диаграммы состояния и зависимость свойств от состава для случаев:а), б) неограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии; в), г) отсутствия растворимости компонентов в твердом состоянии; д), е) ограниченной растворимости компонентов в твердом состоянии.Верхняя линия на диаграмме состояния представляет собой геометрическое место точек начала кристаллизации или конца плавления  линию ликвидус. Выше этой линии все сплавы находятся в однофазном  жидком состоянии. Нижняя линия является геометрическим местом точек конца кристаллизации или начала плавления  линия солидус. Ниже этой линии все сплавы также в однофазном  твердом состоянии.

66. Диаграмма состояния железо – углерод- графическое построение в координатах состав (концентрация примеси или примесей) - температура. Диаграмма состояния железо — углерод приведена на рисунке. Линии на диаграмме отделяют области существования различных жидких и твердых фаз. Диаграмма построена по данным экспериментальных исследований структуры железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов) после (или в процессе) медленного нагрева и охлаждения. Шкала концентрации углерода на диаграмме доведена только до 6,67% С, т. к. сплавы с большей концентрацией углерода не имеют практического применения.На диаграмме есть области существования следующих фаз: жидкости (Ж), аустенита (А), цементита (Ц), феррита (Ф).Жидкий раствор углерода в железе существует при температурах выше линии АВСD на диаграмме, химическое соединение Fe3C (Ц) цементит соответствует правой области диаграммы и составу 6,67% С, в смеси с другими составляющими цементит может существовать на всем поле диаграммы состояния.Аустенит (А) — твердый раствор углерода в g-железе может содержать до 1,7%С и существовать при температурах выше 723° С.Феррит (Ф) — твердый раствор углерода в a-железе может содержать не более 0,03%С.Жидкие фазы (аустенит и феррит) при различных температурах могут содержать различное количество углерода.Проводя на диаграмме вертикаль, соответствующую составу исследуемого сплава, можно определить как качественно, так и количественно фазовый состав сплава при различных температурах.Превращения при нагреве и охлаждении сталей и чугунов в соответствии с диаграммой состояния можно разделить на безвариантные, проходящие при постоянной температуре, и одновариантные, происходящие в некотором интервале температур.К безвариантным превращениям относятся:По линии HJB на диаграмме феррит и жидкость (расплав) переходят в аустенит (перитектическое превращение).По линии ECF жидкость превращается жидкости в аустенит и цементит (эвтектическое превращение).По линии PSK аустенит превращается в феррит и цементит (эвтектоидное превращение).Безвариантные превращения соответствуют горизонтальным линиям на диаграмме состояния.Пунктирные горизонтали соответствуют магнитным превращениям в феррите (точка Кюри 770° С, линия МО), когда феррит переходит из ферромагнитного в парамагнитное состояние, и соответствующему переходу в цементите.Одновариантные превращения соответствуют областям на диаграмме состояния и разделяются на первичные превращения, в которых одна из фаз является жидкостью, и вторичные превращения в твердом состоянии.Т.к. диаграмма состояния соответствует нагреву и охлаждению в равновесных условиях, на ней нет метастабильной фазы — мартенсита, возникающей при быстром охлаждении (закалке) от температур, выше температуры образования аустенита (723° С).Выбор режима термической обработки сплавов при научных исследованиях и в технологических процессах основывается на диаграмме состояния железо-углерод.