Химия - Диаграмма состояния сплавов железо-углерод - Фазы диаграммы железо — углерод

01 марта 2011


Оглавление:
1. Диаграмма состояния сплавов железо-углерод
2. Фазы диаграммы железо — углерод

В системе железо — углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

2. Феррит — твердый раствор внедрения углерода в α-железе с ОЦК решеткой.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,006 % при комнатной температуре, максимальную — 0,02 % при температуре 727 °C. Атомы углерода располагается в центре грани или на середине ребер куба, а также в дефектах решетки.

При температуре выше 1392 °C существует высокотемпературный феррит, с предельной растворимостью углерода около 0,1 % при температуре около 1500 °C

Свойства феррита близки к свойствам чистого железа. Он мягок и пластичен, магнитен до 770 °C.

3. Аустенит — твердый раствор внедрения углерода в γ-железе с ГЦК решеткой.

Атомы углерода занимают место в центре гранецентрированной кубической ячейки.

Аустенит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,8 % при температуре 727 °C, максимальную — 2,14 % при температуре 1147 °C.

Аустенит имеет твердость 200—250 НВ, пластичен, парамагнитен.

При растворении других элементов в аустените или в феррите изменяются свойства и температурные границы их существования.

4. Цементит — химическое соединение железа с углеродом, со сложной ромбической решеткой, содержит 6,67 % углерода. Он твердый, и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.

В железоуглеродистых сплавах цементит как фаза может выделяться при различных услових:

• — цементит первичный,
• — цементит вторичный,
• — цементит третичный,
• — цементит эвтектический и
• — эвтектоидный цементит.

Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита. Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Эвтектический цементит наблюдается лишь в белых чугунах. Эвтектоидный цементит имеет пластинчатую форму и является составной частью перлита.

Цементит может при специальном сфероидизируюшем отжиге или закалке с высоким отпуском выделяться в виде мелких сфероидов.

Влияние на механические свойства сплавов оказывает форма, размер, количество и расположение включений цементита, что позволяет на практике для каждого конкретного применения сплава добиваться оптимального сочетания твердости, прочности, стойкости к хрупкому разрушению и т. п.

5. Графит — фаза состоящая только из углерода со слоистой гексагональной решеткой. Плотность графита много меньше плотности всех остальных фаз и это затрудняет и замедляет его образование, что и приводит к выделению цементита при более быстром охлаждении. Образование графита уменьшает усадку при кристаллизации, графит выполняет роль смазки при трении, уменьшая износ, способствет рассеянию энергии вибраций.

Графит имеет форму крупных крабовидных включений или сфероидов.

Графит обязательно присутствует в серых чугунах и их разновидности — высокопрочных чугунах. Графит присутствует также и некоторых марках стали — в графитизированных сталях.

Просмотров: 3212

<<< Деформируемость

Диффузионное насыщение металлами >>>