Железо-углеродистые сплавы

Железо-углеродистые сплавы.

Железо -это металл серебристого цвета, плтоность = 7,86 г/см3. Температура плавления = 1539 градусов. Имеет 2 полиморфных модификации. Fe(альфа) - ОЦК до 911 градусов.

Fe(гамма) - ДЦК свыше 911 градусов.

Свойства железа.

Невысокая прочность.

формула в тетр.

Невысокая твердость

HB=80

Пластичность

Углерод. Плостность = 2,25 гр/см3. Температура плавления = 3500 градусов. Существует 2 модификации Графит и Алмаз.

ОСНОВНЫЕ РАВНОВЕСНЫЕ ФАЗЫ И СТРУКТУРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

1. Жидкая фаза. Это жидкий рствор углеродра в железе.

2. Твердые фазы.

а)Феррит. Твердый раствор углерода в альфа железе. Имеет ОЦК решетку. При комнатной температуре содержит 0,006 углерода. максимальная растворимость составляет 0,02 при температуре 727 градусов. По свойствам аналогичен свойствам чистому железу. Самая мягкая, вязкая и пластичная фаза.

б)Аустенит. Твердый раствор углерода в гамма железе. Имеет ГЦК решетку. Это высокотемпе. Это высокотемпературная фаза существует свыше 727 градусов. Максимальная растворимость углерода 2,14 % при температуре 1147 гралусов. Более прочная и более твердая по сравнению с ферритом

Сигма в = 700

НВ=160.

в)Цемензит. Химическое соединение Fe3C. Содержит 6,67 % углерова. Самая твердая и хрупкая фаза. НВ=800.

Ц1образуется из жидкой фазы при кристаллизации.

Ц2 образуется из аустенита при его рападе.

Ц3 образуется при распаде феррита.

Фазы являются структурными составляющими.

г) Перлит пластинчатый(эвтектоид). Механическая смесь феррита и цементита. Содержит 0,8% углерода. Образуется из аустенита при температуре 727 градусов. Самая прочная структура. Сигма в = 800МПа, НВ = 160-200. Пластичность 12%

д)Ледебурит(эвтектика) - Это механическая сместь 2-ух фаз аустенита и цементита. Содержит 4,7% углерода. Образуется при температуре 1147 градусов из жидкой фазы. Очень твердый и хрупкий, НВ=700.

Перлит и ледобурит являются структкрными составляющими.

Условные обозначения структур.

в тетр.

Диаграмма состояния ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД.

Диаграмма представляет собой графическое изображение состояние сплавов. Построенна в координатах концентрация углерода, температура.

в тетр.

Анализ диаграмма железо-углерода.

Характерные фазовые точки диаграммы.

Точка (а) - 1539 градусов, точка плавления чистого железа.

Точка (д) - 1252 градуса, температура плавления цементита.

Точка(с) - 1147 градусов.4,3% углерода, точка эвтектики(образуется ледебурит)

точка(s) - 727 градусов, образуется эвтектоид. Эвтектоидная точка.

точка(G) -911 градусов, точка полиморфного превращения феррум альфа, ферум гамма.

Точка(Е) - 1147 градусов, точка максимального содержания углерода в аустените.

Точка(п) 0,02 углерода, 727 градусов, точка максимального содержания углерода в перите.

точка(q) углерода 0,006, точка содржания угерода в феррите при комнатной температуре.

Точка(l) точка содержания углерода в цементите, она не зависит от температуры.

Основные линии фазовых превращений.

линия ACD - линия ликвидус, выше этой линии сплавы находятся в жидком состоянии, ниже в жидко-твердом.

Линия AECF -солидус, выше этой линии сплавы находятся в жидко-твердом, ниже в твердом.

Линия ECF - линия эвтектики.

Линия PSC - Эвтектоидная линия. в точке S образуется эвтектоид.

Линия SE - линия переменной растворимости углерода в аустените

Линия PQ - линия переменной растворимости углерода в Феррите.

Линия SG - линия начала образования феррита из аустенита.

Линия PG - линия конца превращения аустенита в феррит.

Основные фазовые области диаграммы.

Однофазные области.

1. Жидкий раствор углерода в железе. Выше линии ликвидус.

2. Аустенитная область между точками A,E,S,G.

3. Ферритная область между точками Q,P,G/

Двухфазные области.

1. Жидкость + аустенит мжду точками A,C,E.

2. Жидкость + цементит между точками D,C,F.

3. Аустенит + феррит между точками P,G,S.

4. Аустенит + цементит между точками S,E,F,K.

5. Феррит + цементит между точками Q,P,K,L.

Практическое значение диаграммы железо-углерод.

1.Механические свойтсва сплавов определяются микроструктурой. Зная свойства стуктурынх составляющих можна судить о свойтсвах сплавов.

2. Она позволяет судить о фазовых и имкроструктурных превращениях сплавов при медлнном нагреве и медленном охлаждении.

3. По ней можно определить оптиальные температуры нагрева сталлей под обработку металла давлением.

4. По ней можно определить оптимальные температуры нагрева сплавов под термообработку.

Сплавы с содержанием углерода до 2,14% называются сталлями, а свыше называются чугунами.

Влияние углерода на свойства сталлей равновесного сотояния.

В тетр.

1. С увеличением содежания углерода растет твердость, так как увиличивается количество цементита. Цементит самая твёрдая структура.

2. С увеличением содржания углерода растёт прочность до 0,8% углерода. При содержание углерода 0,8% максимальная прочность, так как структура перлит самая прочная. ПРи дальнейшем увеличении углерода свыше 0,8 прочность падает. так как при медленном охлаждении цементит сталли попадает по границам зёрен перлита в виде сетки.

3. Пластичность дельта и ударная вязкость падают, так как уменьшается количестов перлита. Феррит самя пластичная и вязкая фаза.

Изменнение технологический свойств с увеличением содержания углерода.

1.Литейные свойства.

2. Холодная обработка металла давлением.

3. Свариваемость.

4. Обрабатываемость резанием.