ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов из "Справочник рабочего кузнечно-штамповочного производства " На фиг. 6 представлена несколько упрощенная диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов — углеродистых сталей и белых чугунов. По диаграмме состояния можно установить 1) какие превращения и при каких температурах происходят в сплавах при их нагревании или медленном охлаждении 2) какую структуру имеют сплавы при любой температуре. На левой вертикальной оси диаграммы точками отмечены температуры, при которых происходят превращения в чистом железе точка А (1539°)—температура плавления (затвердевания) чистого железа и точка О (910°) — температура, при которой в твердом железе происходит перегруппировка атомов (изменение кристаллической решетки). Выше температуры 910° (точка О) железо находится в форме - -железа (гамма-железа). Для гамма-железа характерна его способность растворять углерод. Гамма-железо немагнитно. Ниже температуры 910° (точка О) железо находится в форме и-железа (альфа-железа). Альфа-железо почти не растворяет углерод (точнее растворяет его в сотых долях процента). При температурах ниже 768° (точка М) альфа-железо становится магнитным. [c.42] Многие примеси (кремний, марганец, фосфор) и многие легирующие элементы растворяются в значительных количествах как в альфз-же-лезе, так и в гамма-железе. [c.42] Линия АС показывает температуры начала затвердевания сплавов, а линия АЕ — температуры конца их затвердевания. Если рассматривать процессы нагревания, то линия АЕ — температуры начала плавления, а линия АС — конца плавления. Чтобы определить температуры начала и конца затвердевания какой-либо стали (например, стали У10 с 1% углерода), нужно отметить на горизонтальной оси диаграммы точку, соответствующую содержанию в стали углерода, и восстановить из этой точки перпендикуляр. Точки его пересечения с линиями АС (точка а) а АЕ (точка ) определят температуры начала и конца затвердевания стали. [c.42] При дальнейшем охлаждении аустенит начинает постепенно распадаться. Начало распада аустенита в разных сталях происходит при различных температурах. Температуры начала распада аустенита отмечены на диаграмме линиями 08 и 5Е. В сталях, содержащих меньше 0,8% углерода (такие стали называются доэвтектоидными), распад аустенита выражается в том, что из зерен аустенита выделяются атомы железа, образующие новые зерна альфа-железа. Эти зерна альфа-железа называются зернами феррита. [c.43] В сталях, содержащих больше 0,8% углерода (такие стали называются заэвтектоидными), распад аустенита выражается в том, что из зерен аустенита выделяются атомы железа и углерода, образующие зерна химического соединения резС, которое называется цементитом (или карбидом железа). [c.43] Распад аустенита, начавшись при температурах, определяемых линиями 08 и 8Е, заканчивается при температуре 723° (линия Р8К). При этой температуре заканчивается образование зерен феррита (в доэвтек-тондных сталях) или зерен цементита (в заэвтектоидных сталях), а оставшиеся зерна аустенита окончательно распадаются на мелкую смесь феррита и цементита. Такая смесь феррита и цементита, образующаяся при 723° в результате окончательного распада аустенита, называется перлитом. Ниже температуры 723° структурных превращений в сталях не происходит. [c.43] Таким образом, структура доэвтектоидных сталей при всех температурах ниже 723° состоит из зереч феррита и зерен перлита, а заэвтектоидных сталей — из зерен перлита и зерен цементита. Структура стали, содержащей 0,8% углерода и называемой эвтектоидной, состоит при температурах ниже 723° только из зерен перлита. [c.43] Температура начала распада аустенита в доэвтектоидных сталях, т. е. температура начала образования феррита, обозначается Аз, а температура окончательного распада аустенита, т. е. образование перлита, обозначается А - На фиг. 6 показано нахождение температур Аз и Ах для стали 40, содержащей 0,4% углерода. [c.43] Температура начала распада аустенита в заэвтектоидных сталях, т. е. температура начала образования цементита, обозначается А . На фиг. 6 показано нахождение температур Аст я А для стали У10, содержащей 1% углерода. [c.43] При нагревании все описанные превращения в структуре сталей будут происходить в обратном порядке. Сталь 40, содержащая 0,4% углерода, структура которой при комнатной температуре состоит из зерен феррита и зерен перлита, не будет изменять своей структуры вплоть до температуры 723° (точка А ). При температуре А произойдет первое структурное превращение зерна перлита превратятся в зерна аустенита (произойдет взаимное растворение феррита и цементита, составляющих перлитную смесь). При дальнейшем нагревании происходит постепенное растворение зерен феррита в образовавшихся зернах аустенита. Это растворение закончится при температуре Аз, и выше этой температуры (вплоть до начала плавления) структура стали будет состоять из одних только зерен аустенита. [c.43] Диаграмма состояния описывает превращения в структуре сталей только при очень медленном охлаждении (например, при охлаждении с печью). При более быстром охлаждении (например, на воздухе или в масле) превращения имеют несколько иной количестве1шый характер 1) превращения совершаются при более низких температурах (т. е. точки Аз. Аст и снижаются) 2) образующиеся зерна феррита, цементита и перлита получаются более мелкими 3) строение перлитной смеси получается более дисперсным (мелким, тонким) и тем более дисперсным, чем быстрее охлаждение. Перлит дисперсного строения называется сорбитом (получается при охлаждении на воздухе), а еще более дисперсного строения — трооститом (получается при ох.чаждении в масле). [c.44] При очень быстром охлаждении (охлаждение в воде) не происходит ни одного из этих превращений, и аустенит превращается в м а р-т е н с и т. Мартенсит отличается от аустенита тем, что атомы железа в нем сгруппированы так же, какие альфа-железе (в аустените — как в гамма-железе). При мартенситном превращении происходит перестройка в расположении атомов железа, а атомы углерода остаются растворенными в нем. Значит, мартенсит—не смесь, как перлит, сорбит или троостит, а, подобно аустениту, твердый раствор. Мартенсит магнитен, весьма тверд и обладает очень низкой ударной вязкостью. При нагреве мартенсит распадается и образует либо троостит (если нагрев производился до температур около 400°), либо сорбит (500—650°), либо перлит (около 700°). [c.44] В низко- и среднелегированных сталях совершаются те же превращения, что и в углеродистых сталях. Низколегированные стали вместе с углеродистыми относятся к сталям перлитного класса. В некоторых высоколегированных сталях (кислотостойких, некоторых жаропрочных, высокомарганцовой износостойкой стали и других) вообще не происходит структурных превращений при охлаждении, и эти стали при комнатной температуре имеют структуру аустенита. Такие стали относят к сталям аустенитного класса. Некоторые высоколегированные стали с очень низким содержанием углерода (окалиностойкие стали, трансформаторная сталь и другие) при всех температурах сохраняют структуру феррита. Это стали ферритного класса. Наконец, в структуре некоторых высоколегированных сталей с большим содер жанием углерода (например, быстрорежущих) имеется настолько большое количество карбидов (карбидов хрома, вольфрама, ванадия и др.), что они не растворяются полностью в аустените ни при каких температурах вплоть до температуры расплавления. Это стали карбидного класса. [c.44] Вернуться к основной статье