5 задач сообразно материаловедению, вариант 7. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные элементы во всех областях диаграммы, оп
Содержание
Поручение 1. 3
Поручение 2. 6
Поручение 3. 8
Поручение 4. 10
Поручение 5. 12
Перечень литературы 14
Выдержка
Поручение 1.
Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные элементы во всех областях диаграммы, опишите перевоплощения и постройте кривую остывания(с использованием критерии фаз)для сплава, содержащего 0,7 %С. Какова конструкция этого сплава при комнатной температуре и как таковой сплав именуется ?
В сплавах системы Fe-Fe3C видятся последующие фазы: водянистый раствор, твердые растворы на базе разных кристаллических трансформаций железа, хим слияние Fe3C(цементит). На рис. 1 представлена диаграмма состояния железо-цементит в фазовом облике.
Рис. 1. Фазовая диаграмма состояния железо-цементит
Водянистая фаза представляет собой безграничный раствор железа и углерода, распространяющийся больше полосы ликвидус АСD – от 0 по 6,67 %С.
Твердые растворы. В предоставленной системе имеются твердые растворы железа с углеродом на базе 2-ух кристаллических трансформаций железа. Они являются жесткими растворами внедрения, т. е. атомы железа занимают узлы пространственной сетки, а атомы углерода располагаются в междоузлиях.
Жесткий раствор углерода в?-железе именуется ферритом. В феррите сберегается кристаллическая сетка?-железа – объемно-центрированный куб. Феррит занимает на диаграмме неширокую область, примыкающую к железу QPG. Наибольшая растворимость углерода в нем не наиболее 0,025 %, при комнатной температуре она одинакова 0,006 %.
По температуры 770 ?С феррит ферромагнитен, больше – парамагнитен. Существенно огромную область на диаграмме железо-углерод занимает жесткий раствор углерода в ?-железе с гранецентрированной кубической сеткой, который именуется аустенитом.
В аустените граница растворимости добивается 2,14 %. Верность его одинакова 1700 – 2000 МПа,?в – 50 – 80 МПа. Аустенит владеет и маленькой склонностью к хрупкому разрушению. Как в феррите, этак и в аустените исполняется железный тип связи.
Цементит. При обыкновенном охлаждении в железной изложнице, т. е. при значимых переохлаждениях процесс затвердевания протекает сообразно метастабильной диаграмме. Углерод в этом случае располагаться в связанном состоянии в облике карбида железа Fe3C, именуемого цементитом. Цементит охватывает 6,67 %С, владеет трудной орторомбической сеткой. В сетке цементита реализуются связи как ковалентные этак и железного типа. Это подтверждается высочайшей твердостью и хрупкостью, соответствующими для промежных фаз. Температура плавления цементита буквально не установлена и принимается одинаковой 1600 ?С.
Все полосы диаграммы разрешено поделить на последующие группы: полосы ликвидус – правило затвердения при охлаждении либо конец плавления при нагревании; полосы солидус – конец затвердевания при охлаждении и правило плавления при нагревании; полосы перевоплощения в жестком состоянии.
Сплавы с вхождением углерода от 0,025 по 0,8 % именуются доэвтектоидными сталями.
Осмотрим фазовые и структурные конфигурации доэвтектоидной стали на образце сплава с вхождением С 0,7%. В перерыве температур t8–727 ?C идет полиморфное перевоплощение А?Ф.
Состав аустенита изменяется сообразно полосы GS, а феррита – сообразно полосы GP.
При 727 ?C сосредоточение углерода в аустените одинакова 0,8 %(крапинка S)и в феррите – 0,025 %(крапинка Р).
Рис. 2. Кривая остывания для сплава с 0,7% С
Ниже данной температуры проистекает эвтектоидное перевоплощение. В равновесии находятся 3 фазы: феррит состава точки Р, аустенит состава точки S, цементит. Этак как количество ступеней свободы одинаково нулю, т. е. имеется нонвариантное равновесие, то процесс протекает при неизменном составе фаз. На кривых остывания либо нагрева наблюдается температурная приостановка. Таковым образом, конструкция доэвтектоидной стали характеризуется сверхизбыточными кристаллами феррита и эвтектоидной смесью феррита с цементитом, прозываемою перлитом. Количественные соотношения феррита и перлита зависят от состава сплава. Чем более углерода в доэвтектоидной стали, тем более в структуре её перлита и, напротив, чем не в такой мере углерода, тем более феррита и не в такой мере перлита. При предстоящем охлаждении в итоге конфигурации растворимости углерода в феррите(поэтому полосы РQ)выделяется третичный цементит.
Литература
1. Агеева Г. Н. , Журавлева Н. С. , Корольков Г. А. Металловедение и термическая переработка. – М. : МИСиС, 1984. – 136 с. 2. Конструкционные материалы: Справочник/Под. ред. Арзамасова Б. Н. – М. : Машиностроение, 1990. – 687 с. 3. Марочник сталей и сплавов – Под ред. В. Г. Сорокина – М. : Машиностроение, 1989. – 634 с. 4. Новиков И. И. , Строганов Г. Б. , Новиков А. И. Металловедение, термообработка и рентгенография. – М. : МИСИС, 1994. – 480 с. 5. Прецизионные сплавы с особенными качествами теплового расширения и упругости. – М. : Стандарты, 1972. 6. Рогов В. А. Инновационные машиностроительные материалы и заго¬товки: учеб. вспомоществование для студентов высш. учеб. заведений / В. А. Рогов, Г. Г. Позняк. - М. : Издательский центр «Акаде¬мия», 2008. - 336 с.
Задание 1.
Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кри