Контрольная работа по "Материаловедению"

ВОПРОС 3

Вычертить диаграмму состояния Fe-Fe3C, указать фазы и дать их краткую характеристику, описать превращения и построить кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0°С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 0,4% углерода. Рассчитать количественное соотношение структурных составляющих при комнатной температуре.

Диаграмма состояния железо-углерод (цементит) Fe – F3C - это графическое отображение фазового состава и структуры сплавов в зависимости от концентрации углерода и температуры (рис.1)

Диаграмма состояния железо-цементит объединяет 6 структурных составляющих, включая в себя 4 фазы (жидкость, феррит, аустенит, цементит) и 2 механические смеси (перлит и ледебурит).

Феррит (Ф) представляет собой твердый раствор углерода в α-железе. Это самая мягкая и пластичная структурная составляющая.

[pic 1]

Рис. 1. диаграмма железо-цементит и кривая охлаждения для сплава, содержащего 0,4% углерода

Аустенит (А) представляет собой твердый раствор углерода в γ-железе. Существует при температуре выше 727 °С. Предельное содержание углерода (точка Е) – 2,14 %.

Цементит (Ц) – карбид железа – химическое соединение Fe3C 

Перлит (П) представляет собой механическую смесь феррита и цементита, содержащую в среднем 0,81 % С. Благодаря наличию цементита, он более прочен и тверд, чем феррит и аустенит.

Ледебурит (Л) является механической смесью феррита и цементита, содержащей в среднем 4,3 % С. Благодаря большей доле цементита он более тверд и хрупок, чем перлит.

Линией ликвидус является линия ABCD, линией солидус — линия AHJECF.

Точка S — эвтектоидная.

Линия PSK (t—727°C) —линия перлитных превращений.  

Заданный сплав содержит 0,4% С является доэвтектоидной сталью.

При медленном охлаждении данного сплава до точки 1 на диаграмме сплава находится в жидком состоянии. С=2

Кристаллизация сплава концентрации  0,4% С при медленном охлаждении начинается с перитектической реакции: Фδо1 +Ж0.51 Ао,16+Ж0,51, на кривой охлаждения образуется площадка[pic 2]

В процессе перитектической реакции весь Фδ, образовавшийся в интервале температур t1 — t2, растворяется в жидкости с образованием аустенита (0,16% С).

Кристаллизация сплава с содержанием 0,4%С  полностью не заканчивается.

При дальнейшем охлаждении из жидкости выделяется аустенит. Ниже линии солидус сплав состоит из зерен аустенита.С=2.

Конечным продуктом первичной кристаллизации сталей является аустенит.

После окончания первичной кристаллизации аустенит охлаждается без каких-либо изменений. Углерод в сплавах понижает температуру полиморфного превращения γ→α.

Вторичная кристаллизация сплава с содержанием 0,4%С начнется на линии GS в точке 4 и будет развиваться далее с понижением температуры до точки 5, где в сплаве появляется феррит.