Диаграмма состояния Fe - FeC. Лекция 5 - 6 презентация

Лекция 5-6 Лекция 5-6 Тема:Диаграмма состояния Fe- FeC План 1.Общие сведения о диаграмме Fe- FeC. 2.Кристаллизация сплавов с низким содержанием углерода. 3.Кристаллизация сплавов, содержащих более 2,14 % углерода.

Линия АВСД- ликвидус Линия АВСД- ликвидус Линия AHJECF-солидус Фазы:жидкость- жидкий раствор углерода в железе цементит- FeC. карбид железа, хим. соединение феррит-твердый раствор внедрения углерода в Fe аустенит-твердый раствор внедрения углерода в Fe Диаграмма состояния Fe- FeC характеризует фазовый состав и превращения в сплавах с концентрацией от чистого железа до FeC. Особенностью диаграммы является наличие на оси концентраций двух шкал, показывающих количество углерода и цементита. Положение точек диаграммы в таблице.

Превращения в сплавах диаграммы состояния происходят как при затвердевании жидкой фазы ( Ж), так и в твердом состоянии. Первичная кристаллизация идет в интервале температур, определяемых на линиях ликвидус и солидус. Вторичная кристаллизация вызвана превращениями железа одной аллотропической модификации в другую и переменной растворимостью углерода в аустените и феррите, которая при понижении температуры уменьшается. Избыток углерода из твердых растворов выделяется в виде цементита. Превращения в сплавах диаграммы состояния происходят как при затвердевании жидкой фазы ( Ж), так и в твердом состоянии. Первичная кристаллизация идет в интервале температур, определяемых на линиях ликвидус и солидус. Вторичная кристаллизация вызвана превращениями железа одной аллотропической модификации в другую и переменной растворимостью углерода в аустените и феррите, которая при понижении температуры уменьшается. Избыток углерода из твердых растворов выделяется в виде цементита. Выше линии ликвидуса (АВСД) все сплавы находятся в жидком состоянии. На линии АВ из жидкости начинает выделяться феррит, на линии ВС- аустенит, на линии СД- цементит. На линии АН- жидкость полностью превращается в феррит. Горизонтальная линия HJB указывает на протекание перитектической реакции в сплавах, содержащих от 0,1 до 0,5% углерода.

Перитетапическая реакция- это тип нонвариантного превращения ( трехфазного равновесия), когда жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами и образует новый вид кристаллов. Перитетапическая реакция- это тип нонвариантного превращения ( трехфазного равновесия), когда жидкость реагирует с ранее выпавшими кристаллами и образует новый вид кристаллов. Эта реакция заключается в том, что при температуре 1499 С феррит, выделившийся из жидкого раствора (Фн), взаимодействует с оставшейся жидкостью (Жв), в результате чего образуется аустенит: Фн +Жв Aj При этом в сплаве, содержащем 0,16% С (t.J), обе фазы (Ф и Ж), полностью расходуются на реакцию образования аустенита, и при температуре ниже 1499 С этот сплав имеет одну фазу- аустенит. В сплавах, содержащих менее 0,16% С после перитектической реакции в избытке остается аустенит, а в сплавах содержащих более 0,16% С- в избытке остается жидкость.

Т.о. перитектическая реакция является следствием полиморфного превращения железа при 1499 С, Fe в Fe . При этом температура этого превращения повысилась с 1392 С до 1499 С за счет растворенного в железе углерода. Т.о. перитектическая реакция является следствием полиморфного превращения железа при 1499 С, Fe в Fe . При этом температура этого превращения повысилась с 1392 С до 1499 С за счет растворенного в железе углерода. Следовательно, можно заключить, что углерод относится к элементам расширяющим -область жедеза. Горизонтальная линия ECF указывает на то, что у сплавов, содержащих от 2,14 до 6,67% углерода, протекают при температуре 1147 С эвтектические превращения (см. л.4). При этой температуре жидкость, содержащая 4,3% углерода (Же), кристаллизуется с одновременным образованием кристаллов аустенита и цементита Же А + Ц Эта эвтектика называется ледебуритом (по фамилии нем. ученого Ледебура).

Горизонтальная линия PSK указывает на протекание эвтектондной реакции (см. л4) в сплавах, содержащих от 0,02 до 6,67% углерода, при 727 С. Горизонтальная линия PSK указывает на протекание эвтектондной реакции (см. л4) в сплавах, содержащих от 0,02 до 6,67% углерода, при 727 С. Механическая смесь двух фаз, образующихся из твердого раствора называется эвтектоидом. При температуре 727 С аустенит, содержащий 0,8% углерода, превращается в механическую смесь двух фаз- феррита, содержащего 0,02% углерода и цементита (6,67% углерода) As (Фр+ Цк) Эвтектоидная смесь феррита и цементита называется перлитом ( эта структурная составляющая под микроскопом похожа на перломутр). Рассмотрим область перитектического превращения на примере сплава I, содержащего менее 0,1% углерода и сплава 11,содержащим 0,16% углерода.

Кристаллизация сплава 1 начинается в т.1, выделением кристаллов - твердого раствора. В процессе кристаллизации концентрация жидкости изменяется по линии АВ, а концентрация твердой фазы - по линии АН. В т.а, лежащей в области существования жидкой и твердой фаз, концентрация жидкости определяется проекцией т.с, а твердой фазы - проекцией т.в, количество твердой фазы определяется отношением отрезков ас/вс; количество жидкой фазы- ва/вс. Кристаллизация сплава 1 начинается в т.1, выделением кристаллов - твердого раствора. В процессе кристаллизации концентрация жидкости изменяется по линии АВ, а концентрация твердой фазы - по линии АН. В т.а, лежащей в области существования жидкой и твердой фаз, концентрация жидкости определяется проекцией т.с, а твердой фазы - проекцией т.в, количество твердой фазы определяется отношением отрезков ас/вс; количество жидкой фазы- ва/вс. В т.2 количество жидкой фазы становится равным D, процесс кристаллизации заканчивается, образуется однородный твердый раствор . Вновь сплав испытывает превращения в интервале температур 3-4, когда -твердый раствор превращается в твердый раствор. Концентрации фаз изменяется в соответствии с положением линий HN и JN. В т.d концентрация -фазы определяется проекцией т.е, концентрация -фазы, проекцией т.f, количество фаз отношением отрезков, т.е = df/ed. В т.4 сплав полностью приобретает строение -твердого раствора.

Охлаждение сплава с содержанием углерода 0,16% углерода протекает сначала так же, как и сплава 1, и начинается с выделения -фазы переменной концентрации. Охлаждение сплава с содержанием углерода 0,16% углерода протекает сначала так же, как и сплава 1, и начинается с выделения -фазы переменной концентрации. В т.J при 1499 С жидкость принимает концентрацию В, а -фаза концентрацию Н и начинается образование -фазы концентрации J. Ввиду наличия трех фаз превращение протекает при постоянной температуре; отрезок 6-6 на кривой охлаждения является горизонтальным. В r.J= 0,16% углерода образуется аустенит. При содержании углерода меньше и больше 0,16% углерода после окончания перитектического превращения остается в избытке - фаза или жидкость, еоторая при дальнейшем охлаждении превращается в -фазу.