Діаграма стану залізо-цементит

§ 8. ДІАГРАМА СТАНУ ЖЕЛЕЗО-Цемент

Мал. 18. Діаграма стану залізо-цементит (у спрощеному вигляді):
А - аустеніт, П - перліт, Л - ледебурит, Ф - ферит, Ц - цементит

Вторинна кристалізація (перетворення в твердому стані) відбувається при температурах, відповідних лініях GSE, PSK і GPQ. Перетворення в твердому стані відбуваються внаслідок переходу заліза з однієї аллотропическими модифікації в іншу (# 947; в # 945;) і в зв'язку зі зміною розчинності вуглецю в аустеніт і ферит. Зі зниженням температури розчинність зменшується. Надлишок вуглецю виділяється з твердих розчинів у вигляді цементиту.
В області діаграми AGSE знаходиться аустенит. При охолодженні сплавів аустеніт розпадається з виділенням фериту при температурах, відповідних ліній GS, і цементиту, званого вторинним, при температурах, відповідних лінії SE. Вторинним називають цементит, що виділяється з твердого розчину аустеніту, на відміну від первинного цементиту, що виділяється з рідкого розплаву. В області діаграми GSP знаходиться суміш фериту і розпадається аустеніту. Нижче лінії GP існує тільки ферит. При подальшому охолодженні до температур, відповідних лінії PQ, з фериту виділяється цементит (третинний). Лінія PQ показує, що зі зниженням температури розчинність вуглецю в фериті зменшується від 0,02% при 727 ° С до 0,005% при кімнатній температурі.
У точці S при вмісті 0,8% вуглецю і температурі 727 ° С весь аустеніт розпадається і перетворюється в механічну суміш фериту і цементиту - перліт. Сталь, що містить 0,8% вуглецю, називають евтектоїдной (рис. 19,6). Стали, що містять від 0,02 до 0,8% вуглецю, називають доевтектоїдної (рис. 19, а). а від 0,8 до 2,14% вуглецю - заевтектоідних (рис. 19, в).
При температурах, відповідних лінії PSK, відбувається розпад аустеніту, що залишився в будь-якому сплаві системи, з утворенням перліту, що представляє собою механічну суміш фериту і цементиту. Лінію PSK називають лінією перлітного перетворення.
При температурах, відповідних лінії SE, аустеніт насичений вуглецем, і при зниженні температури з нього виділяється надлишковий вуглець у вигляді цементиту (вторинного).
Вертикаль DFKL означає, що цементит має незмінний хімічний склад. Змінюється лише форма і розмір його кристалів, що істотно відбивається на властивостях сплавів. Найбільші кристали цементиту утворюються, коли він виділяється при первинній кристалізації з рідини.
Білий чавун, що містить 4,3% вуглецю, називають евтектичним (рис. 20). Білі чавуни, що містять від 2,14 до 4,3% вуглецю, називають доевтектичний, а від 4,3 до 6,67% вуглецю - заевтектичних.
Після досягнення температури 727 ° С (лінія PSK) аустеніт, збіднений вуглецем до евтектоїдного складу (0,8% вуглецю), перетворюється в перліт. Після остаточного охолодження доевтектичні білі чавуни складаються з перліту, ледебуріта (перліт + цементит) і цементиту (вторинного). Чим більше в структурі такого чавуну вуглецю, тим менше в ньому перліту і більше ледебуріта.
Білий евтектичних чавун (4,3% вуглецю) при температурах нижче 727 ° С складається тільки з ледебуріта. Білий заевтектичних чавун, що містить більше 4,3% вуглецю, після остаточного охолодження складається з цементиту (первинного) і ледебуріта. Слід зазначити, що при охолодженні ледебуріта нижче лінії PSK входить в нього аустенит перетворюється в перліт, т. Е. Ледебурит при кімнатній температурі являє собою вже суміш цементиту і перліту. При цьому цементит утворює суцільну матрицю, в якій розміщені колонії перліту. Така будова ледебуріта є причиною його великої твердості (НВ> 600) і крихкості.
Діаграма стану залізо-цементит має велике практичне значення. Її застосовують для визначення теплових режимів термічної обробки і гарячої обробки тиском (кування, гаряче штампування, прокатка) залізовуглецевих сплавів. Її використовують також у ливарному виробництві для визначення температури плавлення, щo необхідно для призначення режиму заливки рідкого залізовуглецевого сплаву в ливарні форми.

Мал. 19. Мікроструктура:
а - доевтектоїдних сталь - ферит (світлі ділянки) і перліт (темні ділянки) при 500х збільшенні, б - евтектоїдна сталь - перліт (1000х), в - заевтектоідних сталь - перліт і цементит у вигляді сітки (200х)

Мал. 20. Мікроструктура білого чавуну при 500х збільшенні:
а- доевтектичний чавун - перліт (темні ділянки) і ледебурит (цементит вторинний в структурі непомітний), б - евтектичних чавун - ледебурит (суміш перліту і цементиту), в - заевтектичних чавун - цементит (світлі пластини) і ледебурит

Заробіть на своїх знаннях. Відповідайте на питання і отримуйте за це гроші!