Фазовий склад сплаву показує

Q β = 18 65 × 100% = 27,7%.

3. Описати фазовий склад сплаву X при температурі t відповідно до виданого викладачем завданням, використовуючи правило відрізків.

• які фази в нього входять;

• хімічний склад кожної фази;

• кількість кожної фази.

4. Побудувати криву охолодження сплаву X в координатах температура t- час τ (для кожного відрізка кривої вказати варіантність системи за допомогою правила фаз Гіббса).

Для цього через точку Вашого сплаву X треба провести вертикальну лінію від осі х до рідкої фази на подвійний діаграмі. Ця термічна вісь при перетині з фазовими лініями подвійний діаграми дасть критичні точки Вашого сплаву, в яких в ньому відбуваються фазові перетворення. Їх значення по температурній шкалі треба перенести на вісь температур графіка кривої охолодження і пронумерувати 1, 2, 3 і т.д.

Крива охолодження починається з точки 0 на осі температур, що лежить на 100 ... 200 ° С більше, ніж сама верхня критична точка (рис. 2).

Чи буде падати температура при охолодженні Вашого сплаву, покаже число ступенів свободи, розраховане за правилом фаз Гіббса С = К - Ф + 1 = 3 - Ф. Там, де змінюється значення С, обов'язково на кривій охолодження утворюється перегин, а якщо С = 0 , то утворюється сходинка (фазове перетворення йде при постійній температурі). Якщо сплав перетинає горизонтальні лінії евтектики, евтектоіда, перітектікі або перітектоіда (треба написати рівняння цього перетворення поруч з кривою), то в цих точках С = 0.

На осі часу графіка масштаб відсутній, так як рівноважні діаграми будуються в припущенні нескінченно повільного охолодження.

5. Намалювати структуру сплаву після повного охолодження.

Структура сплаву показує форму, розміри і взаємне розташування зерен кожної фази в матеріалі. Для цього треба поетапно малювати структуру сплаву в кінці кожної ділянки термічної кривої.

Розглянемо це на прикладі рис. 2. У точці 1 структуру малювати не треба (сплав рідкий). У точці 2 на відрізку db сплав на діаграмі складається з двох фазα -розчину і рідини ближче кα. Тому в структурі більше первинних кристалів α I. ніж рідини. На ділянці 2-2 'зернаα I незмінні, а рідина складу точки b відчуває евтектичного перетворення Ж → α + β. Тому в точці 2 'замість рідини будуть зерна евтектики (пластинчастої на рис. 2). При подальшому охлажде-

ванні сплаву X його фазовий склад змінюється, так як зменшується розчинність компонента В в α-розчині (по кривій df) і компонента А в β-розчині (по кривій eg); крім того змінюється і величина відрізків (кількість кожної фази). У сплаві є структурно вільні зернаα-розчину, на кордонах яких при охолодженні виділяються атоми компонента В у вигляді вторинних зерен β II.

При відповіді на питання: «Опишіть структуру Вашого сплаву після повного охолодження» - слід сказати (на прикладі рис. 2):

Структура сплаву складається з зерен пластинчастої евтектики (α + β) і первинних огранених зеренα -розчину, на кордонах яких круглі включеніяβ II.

1. Які типи твердих сплавів є на Вашій діаграмі? Покажіть по периметру відповідні їм області на діаграмі.

2. Покажіть лінії ликвидус і солидус на Вашій діаграмі. Що вони означають?

3. Що показує фазовий склад сплаву?

4. Опишіть структуру сплаву.

5. Сформулюйте правило фаз Гіббса.

6. Що називається поліморфізмом?

Лабораторна робота 7

Мікроаналізі Відпалений СТАЛЕЙ

Мета роботи. знайомство з рівноважної структурою і властивостями відпалених сталей, визначення марки стали металографічним методом.

Прилади й приналежності. металлографические мікроскопи, мікрошліф.

Ф е р р і т - це твердий розчин вуглецю вα залізо з об'ємно-центрованої кубічної гратами (в ОЦК - залозі). Максимальна розчинність вуглецю в -αжелезе становить близько 0,02% (точка Р) при 727 ° С. При охолодженні розчинність падає до 0,002% С. При розгляді під мікроскопом ферит спостерігається у вигляді зерен різних відтінків.

Ц е м е н т і т - це карбід заліза Fe 3 C, що містить 6,67% вуглецю. Кристалічна решітка має складну орторомбические грати.

Мал. 1. «Сталевий кут» діаграми стану залізо-вуглець:

а - заповнення фазами; б - заповнення структурними складовими

При температурах вище лінії CSE рівноважної фазою є а у с т е н і т - твердий розчин вуглецю вγ-залозі з гранецентрированной кубічної гратами (в ГЦК - залозі). Максимальна розчинність вуглецю вγ залізо - 2,14% (точка Е) при 1147 ° С, а при зменшенні температури до 727 ° С падає до 0,8% С.

В результаті фазових перетворень в твердому стані при повільному охолодженні в сталях утворюються такі структурні складові: перліт, надлишковий ферит, вторинний цементит і третинний цементит. Зазвичай структуру отожженной стали виявляють травленням 5% розчином азотної кислоти в спирті.

Мал. 2. Мікроструктура технічного заліза. 250 ×

Надмірна феррит утворюється з аустеніту нижче лінії GS. Вторинний цементит починає виділятися нижче лінії ES. а третинний цементит - нижче лінії PQ в результаті зменшення граничної розчинності вуглецю в аустеніт і ферит, відповідно (рис. 1, б).

При невеликому переохолодженні до температур нижче 727 ° С у всіх сплавах правіше точки Р аустенит складу евтектоїдной точки S (0,8% С) розпадається на евтектоїдних суміш фериту і цементиту, яка називається п е р л і т о м:

А 0,8 ГЦК% С → Ф ОЦК 0,002% С + Ц орторомб 6,67% С.

Сталь, що містить 0,8% С, називають евтектоїдной. Стали, що містять менше 0,8% С, але більше 0,02% С, звані а-

ють доевтектоїдної. а більше 0,8% С - заевтектоідних.

Структура евтектоїдной стали - перліт, вона складається з зерен (колоній), в яких чергуються пластини фериту і цементиту. При малому збільшенні зображення пластинок зливається і перліт виглядає як темні зерна (рис. 3).

У заевтектоідной стали на межах аустенітних зерен при охолодженні виділяється вторинний цементит у вигляді суцільної світлої сітки, яка добре видна між темними колоніями перліту (рис. 4).

Мал. 3. Мікроструктура евтектоїдной стали з пластинчастим перлітом. 250 ×

Мал. 4. Мікроструктура заевтектоідной стали

з пластинчастим перлітом

Чим більше вуглецю в заевтектоідной стали, тим більше в ній вторинного цементиту. Застосовуючи спеціальну про-

работку, можна отримати вторинний цементит в зернистої формі.

Структура доевтектоїдних стали (рис. 5) складається з світлих зерен фериту і темних зерен перліту. Чим більше вуглецю в доевтектоїдної стали, тим більше в ній перліту.

Мал. 5. Мікроструктура доевтектоїдних стали зі структурою феррит-перліт (схема розрахунку% С)

Загальна кількість точок на структурі дорівнює 25. З них на перліт потрапило 16 точок (показані хрестиками на рис. 5).