Навигация:
Главная → Все категории → Строительное материаловедение

Состояния железоуглеродистых сплавов


Состояния железоуглеродистых сплавов

Более полную систему железоуглеродистых сплавов и процессов формирования структур сталей и чугунов в наглядной форме представляют на диаграмме состояния железоуглеродистых сплавов. В частности, наглядно видно, как изменяется растворимость цементита в железе в зависимости от температуры.

На диаграмме даны фазовый состав сплавов и их структура в интервале по составу от чистого железа до цементита (6 67% С). На оси абсцисс показано содержание углерода (С) в процентах по массе, на параллельной ей линии — содержание цементита, на оси ординат — температура.

Точка А на диаграмме отмечает температуру плавления чистого железа (1539°С), а точка D — цементита (1500°С). Линия ABCD является линией ликвидуса, a AHIECF — линией солидуса. Выше линии солидуса существует жидкий сплав (Ж) — жидкий раствор углерода в железе.

При охлаждении жидких сплавов сначала происходит кристаллизация, а затем после отвердевания — фазовые структурные превращения вследствие полиморфизма железа и изменения растворимости углерода в аустените и феррите. Все эти изменения наблюдаются на диаграмме железо — углерод, причем эту сложную диаграмму при ее изучении разделяют на части, рассматривая каждую из них как двухкомпонентную диаграмму.

Рис. 19.7. Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов

По содержанию углерода железоуглеродистые сплавы разделя ют на стали, содержащие до 2,14% углерода, и чугуны с содержани ем углерода более 2,14%. Принятая граница между сталями и чугу нами соответствует наибольшей растворимости углерода в аустените.

Стали по содержанию углерода разделяют на доэвтектоидные, эвтектоидные и заэвтектоидные.

Доэвтектоидными называют стали, содержащие 0,02—0,8% углерода. Весьма малоуглеродистые сплавы, содержащие до 0,02% (на диаграмме точка Р), называют техническим железом.

Кристаллизация доэвтектоидных сталей происходит между линиями ABC и АШЕ, и в этом интервале они состоят из жидкой фазы и феррита или аустенита. После окончания кристаллизации доэвтектоидные стали состоят из аустенита, не изменяющегося при охлаждении вплоть до линии GOS, именуемой линией верхних критических точек и обозначаемой через Асз. При дальнейшем охлаждении сталей образуются зерна феррита, а количество аустенита уменьшается.
На линии PSK при температуре 727°С происходит эвтектоидное (перлитное) превращение аустенита (точка S). Последний распадается, вьщеляя феррит и цементит, которые образуют эвтектоидную мельчайшую смесь — перлит, содержащий 0,8% углерода. Линия PSK называется линией нижних критических точек или линией перлитных превращений и обозначается через Ас\.

Структура перлита состоит из пластинок феррита и цементита, а на микрошлифе имеет вид перламутра (отсюда название перлита). После полного охлаждения доэвтектоидные стали состоят из феррита и перлита. С увеличением содержания углерода в стали снижается количество феррита, но возрастает содержание перлита.

Заэвтектоидными называют стали, содержащие 0,8—2,14% углерода. При температурах выше линии SE находится в стали только аустенит. С охлаждением эта структурная составляющая стали становится насыщенной углеродом и из нее выделяется вторичный цементит (ниже линии SE).

Чугуны по содержанию углерода разделяют на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические.

Доэвтектическими называют чугуны, содержащие 2,14—4,3% углерода. На диаграмме они располагаются в области между линиями ВС и ЕС; состоят из двух фаз — жидкости и кристаллов аустенита. При температуре эвтектики, равной 1147°С, оставшийся жидкий сплав кристаллизуется с превращением в эвтектику — ледебурит, которая в момент образования состоит из аустенита и цементита. Доэвтектические чугуны между линиями ЕС (1147°С) и PSK (727°С) состоят из аустенита, цементита и ледебурита. При температуре ниже 727°С аустенит превращается в перлит, а доэвтектические чугуны содержат перлит, цементит и ледебурит. С увеличением количества углерода в чугунах уменьшается содержание перлита и увеличивается—ледебурита.

Эвтектическим называют чугун при содержании углерода в количестве 4,3% (точка С); он кристаллизуется при постоянной температуре 1147°С с образованием эвтектики — ледебурита. Эвтектический чугун и при обычной температуре состоит из ледебурита.

Заэвтектическими называют чугуны с содержанием углерода 4,3—6,67%. Они кристаллизуются по диаграмме состояния сплавов между линиями CD и CF с образованием в жидком сплаве кристаллов первичного цементита. При дальнейшем охлаждении оставшаяся жидкость затвердевает, образуя эвтектику — ледебурит. Заэвтектические чугуны после отвердевания состоят из цементита и ледебурита. При температуре 727°С входящий в ледебурит аустенит распадается с образованием перлита; при дальнейшем снижении температуры заэвтектические чугуны состоят из цементита (в виде пластин) и ледебурита. С увеличением количества углерода возрастает и содержание цементита.



Похожие статьи:
Строительные термины и определения

Навигация:
Главная → Все категории → Строительное материаловедение

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум