Материаловедение и ТКМ

         

Превращения в сплавах системы желе­зо-цементит


Диаграмма состояния Fe-Fe3C  характеризует фа­зовый состав и превращения в системе железо - цементит (6,69 % С). Особен­ность диаграммы - наличие на оси со­ставов двух шкал, показывающих содержание углерода и цементита. Координаты характерных точек диаграммы приведены в таблице. Точка А определяет температуру плавления чистого железа, а точка D - температуру плавления цементита. Точки N и G соответствуют температурам поли­морфных превращений железа. Точки H и Р характеризуют предельную кон­центрацию углерода соответственно в высокотемпературном и низкотемпе­ратурном феррите. Точка Е определяет наибольшую концентрацию углерода в аустените. Значения остальных точек будут ясны после проведенного анализа диаграммы.

 



Обозначение точки на диаграмме

Температура,

°С

Концентрация углерода, %

А

Н

J

В

N

D

Е

С

F

G

Р

S

К

1539 1499 1499 1499

1392 1260 1147 1147 1147

911

727

727

727

0

0,1

0,16

0,51

0

6,69

2,14

4,3

6,69

0

0,02

0,8

6,69


Характерные точки диаграммы                      состояния железо-цемен­тит

 
 

 

 


Превращения в сплавах системы Fe-Fe3C происходят как при затверде­вании жидкой фазы, так и в твердом состоянии. Первичная кристаллизация идет в интервале температур, опреде­ляемых на линиях ликвидус (ABCD) и солидус (AHJECF). Вторичная кри­сталлизация вызвана превращением же­леза одной модификации в другую и переменной растворимостью углерода в аустените и феррите; при понижении температуры эта растворимость уменьшается. Избыток углерода из твердых растворов выделяется в виде цементита. Линии ES и PQ характеризуют измене­ние концентрации углерода в аустените и феррите соответственно. Цементит имеет почти неизменный состав (двой­ная вертикальная линия DFKL). Цемен­тит, выделяющийся из жидкости, назы­вают первичным; цементит, выделяющийся из аустенита - вторичным; це­ментит, выделяющийся из феррита - третичным.
Соответственно линию CD на диаграмме состояния называют ли­нией первичного цементита, ES- линией вторичного цементита; PQ-линией тре­тичного цементита. В системе железо - цементит происходят три изотермиче­ских превращения:

перитектическое превращение на ли­нии HJB (1499°С)

ФН + ЖВ>AJ

эвтектическое превращение на линии ECF (1147 °С)

ЖС> [АE + Ц]

эвтектоидное превращение на линии PSK (727 °С)

АS> [ФР + Ц]

Эвтектическая смесь аустенита и це­ментита называется ледебуритом, а эвтектоидная смесь феррита и цементи­та - перлитом.

Эвтектоид - перлит (содержит 0,8 %С) и эвтектику-ледебурит (4,3 %С) рассма­тривают как самостоятельные струк­турные составляющие, оказывающие за­метное влияние на свойства сплавов. Перлит чаще всего имеет пластинчатое строение и является прочной структур­ной составляющей. При охлаждении ледебурита до температур ниже линии SK входящий в него аустенит превращается в перлит, и при температуре 20-25°С ледебурит представляет собой смесь цементита и перлита. В этой структурной соста­вляющей цементит образует сплошную матрицу, в которой размещены колонии перлита. Такое строение ледебурита служит причиной его большой твердо­сти (> НВ 6000) и хрупкости. Присут­ствие ледебурита в структуре сплавов обусловливает их неспособность к обра­ботке давлением, затрудняет обработку резанием.

Железоуглеродистые сплавы подраз­деляют на две группы: стали, содержа­щие до  2,14%С, и чугуны.

Диаграмма  состояния   железо - легирующий  элемент  с  открытой  ?-областью

 








Влияние легирующих элементов на протяженность замкнутой ?-области

 




Содержание раздела