ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Превращения в сплавах системы железо - цементит из "Материаловедение " Точка А определяет температуру плавления чистого железа, D — температуру плавления цементита. Точки N и G соответствуют температурам полиморфных превращений железа. Точки Н и Р характеризуют предельную концентрацию углерода соответственно в высокотемпературном и низкотемпературном феррите. Точка Е определяет наибольшую концентрацию углерода в аустените. Значения остальных точек будут ясны после проведенного анализа диаграммы. [c.102] Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебури-том эвтектоидная смесь феррита и цементита — перлитом. [c.103] Эвтектоид — перлит (0,8 %С) и эвтектику — ледебурит (4,3 %С) рассматривают как самостоятельные структурные составляющие, оказывающие заметное влияние на свойства сплавов. Перлит чаще всего имеет пластинчатое строение и является прочной структурной составляющей Тв = 800. .. 900 МПа то,2 = 450 МПа S 16% твердость — 180.. .220 ЕВ. При охлаждении ледебурита до температур ниже линии SK входящий в него аустенит превращается в перлит, и при 20 - 25 °С ледебурит представляет собой смесь цементита и перлита. В этой структурной составляющей цементит образует сплошную матрицу, в которой размещены колонии перлита. Такое строение ледебурита служит причиной его большой твердости ( 600 НВ) и хрупкости. Присутствие ледебурита в структуре сплавов обусловливает их неспособность к обработке давлением, затрудняет обработку резанием. [c.103] Железоуглеродистые сплавы подразделяют на две группы стали, содержащие до 2,14 % С, и чугуны. [c.103] Кристаллизация чистого железа протекает изотермически при 1539°С, а сплавов железа с углеродом — в интервале температур. Рассмотрим вначале верхний участок диаграммы состояния (рис. 4.12), где происходит перитектическое превращение. [c.103] Сплав I, содержащий менее 0,1 %С, не испытывает перитек-тического превращения. Он кристаллизуется в интервале температур точек 1-2. При этом составы жидкой фазы и феррита изменяются по обычным законам кристаллизации твердых растворов. Образуется зернистая структура, состоящая из кристаллов феррита. В интервале температур точек 3 4 происходит перекристаллизация феррита в аустенит, вызванная полиморфизмом железа. [c.104] Сплав III, содержащий 0,16 %С, при кристаллизации из жидкой фазы в интервале температур точек 8-9 образует кристаллы феррита, которые при температуре точки Р имеют состав точки Я, а оставшаяся жидкость — состав точки В. При 1499°С протекает перитектическая реакция. Кристаллы феррита взаимодействуют с жидкой фазой, и образуются кристаллы аустенита состава точки J. Согласно правилу фаз перитекти-ческий процесс идет изотермически и при постоянной концентрации фаз, так как число степеней свободы при этом процессе равно нулю. [c.104] При дальнейшем охлаждении этот остаток феррита перекристалли-зуется в аустенит с тем содержанием углерода, которое имеет сплав. [c.104] При дальнейшем охлаждении в интервале температур точек 11-12 оставшаяся жидкая фаза затвердевает, образуя аустенит. Концентрация углерода в аустените ниже температуры точки 11 изменяется по линии JE. [c.105] Таким образом, все рассмотренные сплавы, лежащие ниже линий N J и JE, находятся в твердом состоянии и имеют аустенитную структуру. [c.105] Большинство технологических операций (термическая обработка, обработка давлением и др.) проводят в твердом состоянии, поэтому рассмотрим более подробно превращения сталей при температурах ниже температур кристаллизации (ниже линии NJE). [c.105] Рассмотрим превращения, протекающие в сталях при охлаждении из однофазной аустенитной области (рис. 4.13, а). [c.105] Сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % С (точка Р диаграммы), называют техническим железом. [c.105] Если углерода содержится меньше 0,0002 % (сплав I), то при охлаждении от температуры точки 1 до температуры точки 2 происходит перекристаллизация аустенита в феррит. Однофазная ферритная структура сохраняется вплоть до 20 — 25 °С (рис. 4.14, а). [c.105] При 20 — 25 °С третичный цементит имеется во всех железоуглеродистых сплавах, содержаш их более 0,0002% С. Однако роль третичного цементита в формировании свойств невелика, так как его содержание мало по сравнению с цементитом, выделившимся при других фазовых превращениях. Обычно при рассмотрении структуры сплавов с содержанием углерода более 0,02 % о третичном цементите не упоминают. [c.106] Сплав II (рис. 4.13, б) с содержанием 0,8 % С называется эвтектоид-ной сталью. В ней при температуре линии PSK происходит эвтектоидное превращение, в результате которого из аустенита выделяются феррит с содержанием 0,02 % С и цементит. Такую смесь двух фаз называют перлитом (рис. 4.15, б). Эвтектоидное превращение идет при постоянных температуре и составе фаз, так как в процессе одновременно участвуют три фазы и число степеней свободы равно нулю. [c.106] Сплав I (см. рис. 4.13, б) с содержанием углерода менее 0,8 % называют доэвтектоидной сталью, Эвтектоидному превращению в таких сталях предшествует частичное превращение аустенита в феррит в интервале температур точек 1-2. При температуре точки Ь фазовый состав сплава Ас+Фа- Количественное соотношение аустенита и феррита соответственно определяется отношением отрезков аЬ и Ьс. [c.106] Количественное соотношение между структурными составляющими (феррит и перлит) в доэвтектоидных сталях определяется содержанием углерода. Чем ближе содержание углерода к эвтектоидной концентрации, тем больше в структуре перлита. Следовательно, зная содержание углерода в доэвтектоидной стали, можно заранее предвидеть ее структуру в стабильном состоянии. [c.107] Сплав III (рис. 4.13, б) — заэвтектоидная сталь ( 0,8% С). Эв-тектоидному превращению в этих сталях в интервале температур точек 3-4 предшествует выделение из аустенита вторичного цементита (Цц). Этот процесс вызван уменьшением растворимости углерода в аустени-те согласно линии ES диаграммы. В результате при охлаждении до температуры точки 4 аустенит в стали обедняется углеродом до 0,8 % и на линии PSK испытывает эвтектоидное превращение. При медленном охлаждении вторичный цементит выделяется на границах аустенитных зерен, образуя сплошные оболочки, которые на микрофотографиях выглядят светлой сеткой (рис. 4.15, е). Максимальное количество структурно свободного цементита ( 20 %) будет в сплаве с содержанием углерода 2,14%. [c.107] В сплавах с содержанием углерода более 2,14 % при кристаллизации происходит эвтектическое превращение. Такие сплавы называют белыми чугунами. [c.107] Вернуться к основной статье