Діаграма стану залізо - цементит - студопедія
Діаграму системи залізо-вуглець можна проаналізувати лише до освіти в ній карбіду заліза - Fе3 С - концентрація вуглецю 6,67%. Це пов'язано з тим, що найбільше практичне значення має тільки частину діаграми стану залізо-вуглець, в якій показано формування цементиту, так як сплави, що містять більшу кількість вуглецю, дуже крихкі і практично не застосовуються в промисловості. Тому діаграму стану системи залізо-вуглець зображують тільки до концентрації вуглецю 6,67% мас і називають діаграмою станів залізо-цементит (рис.6).
Рис.6. Діаграма залізо-вуглець
Крива АВСD - лінія ликвидус, яка на ділянці АВ відповідає температурам початку випадання кристалів фериту (a), а на ділянці ВС відповідає температурам початку випадання кристалів аустеніту (g) з рідкого металу (L). В області СD - вона являє геометричне місце точок, що відповідають температурам початку кристалізації первинного цементиту (Fe3 СI) з рідкої фази (L).
Лінія АHJЕСFD - солидус, криволінійну ділянку АHJЕ якої, визначає закінчення затвердіння рідкої фази.
Лінії NH і NJ відображають початок і кінець поліморфного перетворення аустеніту і d-фериту, а лінії GS і GP відповідно початок і кінець поліморфного перетворення аустеніту і a-фериту.
Криві DC. ES і PQ показують на обмеження максимальної розчинності вуглецю в фазових складових залізовуглецевих сплавів. Ці лінії визначають максимальну розчинність вуглецю в тій фазі, яка розташована на діаграмі лівіше даної кривої. Це означає, що DC характеризує граничну концентрацію вуглецю в рідині; ES в аустените g; PQ в фериті a. При зниженні температури системи менше точок розчинності вуглецю з фази, що знаходиться зліва від відповідної їм кривої, виділяється надлишок вуглецю, утворюючи цементит первинний, вторинний і третинний відповідно.
На горизонтальній лінії HJВ відбувається нонваріантная реакція за участю трьох фаз утворення аустеніту з рідини і фериту.
Горизонтальний ділянку ECF є геометричним місцем точок, відповідних також кінця кристалізації аустеніту (ЄС) і первинного цементиту - Fe3 CI (CF), і одночасно відповідає температурам ізотермічного перетворення рідкого сплаву складу точки С в двухфазную евтектики - ледебурит.
В системі залізо - вуглець евтектика містить 4,3% С і кристалізується при температурі 1147ºC. Вона являє собою суміш кристалів аустеніту і цементиту і називається ледебурит (в честь австрійського вченого-металурга Ледебура).
Ледебурит - утворюється в процесі евтектичного перетворення по реакції
За своєю структурою він представляє собою чергуються пластинки аустеніту і цементиту. При температурах нижче 727 ° С аустеніт в цій суміші ізотермічні перетворюється в перліт. Ледебурит такого складу називається низькотемпературним. Мікроструктура ледебуріта представлена на рис.7.
Рис.7 Мікроструктура ледебуріта
На горизонтальній лінії PSK відбувається нонваріантная реакція за участю трьох фаз освіти перліту з аустеніту.
Перліт - суміш пластин фериту і цементиту утворюється при 727 ° С. по реакції
Він має перламутровий колір (звідси і назва), концентрація вуглецю в ньому - 0,8% мас. Структура його також як і ледебуріта складається з наступних один за одним пластинок фериту і цементиту (рис.8).
Перліт має найбільш вдале поєднання механічних властивостей з усіх рівноважних структур в сплавах заліза з вуглецем. У ньому м'які, в'язкі пластини фериту чергуються з міцними, твердими, жорсткими пластинами цементиту: П = Ф + Ц (рис.8). Така структура добре чинить опір самих різних механічних навантажень, має високу міцність і достатньою в'язкістю. Твердість перліту становить 180-220 HB. в залежності від розміру зерна.
Рис.8 Мікроструктура перліту і цементиту вторинного.
Діаграму стану Fе - Fе3 З по осі абсцис - концентрація вуглецю - ділять на наступні ділянки:
0 - 0,02% (точка Р) - технічно чисте залізо;
0,02 - 0,80% (відрізок PS) - доевтектоїдних стали;
0,80% (точка S) - евтектоіднаясталь;
0,80 - 2,14% - заевтектоідние стали;
2,14 - 4,31% (відрізок EC) - доевтектичні чавуни;
4,31% (точка С) - евтектичних чавун;
4,31 - 6,67% (відрізок CF) - заевтектичних чавуни.