Диаграмма железо-цементит

В системе Fe – С различают следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы – феррит и аустенит, а также цементит и графит.

Феррит (Ф) – твердый раствор (внедрения) углерода в α-железе. Различают низкотемпературный α -феррит с растворимостью углерода до 0,02% и высокотемпературный δ-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1%. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,29 атомного радиуса железа, а также в вакансиях, на дислокациях и т. д. (Диаметр атома углерода в свободном состоянии равен 0,154 нм. В о.ц.к. решетке имеются 12 свободных мест в середине ребер. Диаметр свободного места 0,062 нм, что недостаточно для помещения в него атома углерода. Растворимость углерода в α-железе обусловлена наличием дефектов в реальной решетке, особенно по границам зерен.) Феррит (при 0,006% С) имеет следующие механические свойства: σ_в = 25кгс/мм²; σ_0,2 = 12 кгс/мм²; δ = 50%; HB80-90.

Аустенит (А) – твердый раствор углерода в γ-железе. Предельная растворимость углерода в γ -железе 2,14%. Атом углерода в решетке γ –железа располагается в центре элементарной ячейки (диаметр поры 0,102 нм). Твердость НВ 160 – 200; d £ 30–40 %.

Цементит. Это химическое соединение железа с углеродом – карбид железа Fe₃C. В цементите содержится 6,67% углерода. Цементит имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов. Температура плавления цементита точно не определена в связи с возможностью ее распада и принимается примерно равной 1550 С°. К характерным особенностям цементита относятся высокая твердость (НV800 – 850) и очень малая пластичность. Цементит является метастабилыюй фазой. В условиях равновесия в сплавах с высоким содержанием углерода образуется графит.

Графит. Кристаллическая решетка графита гексагональная слоистая. Межатомные расстояния в решетке небольшие и составляют 1,42 Å, расстояние между плоскостями 3,40 Å. Графит мягок и обладает низкой прочностью (НВ 3).

Перлит – механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,8 % углерода. Перлит прочен и упруг, образуется в результате распада аустенита, содержащего 0,8 % углерода. Этот распад происходит при 727 °С. В зависимости от формы цементитных включений перлит бывает двух видов: пластинчатый и зернистый. В пластинчатом перлите цементит имеет форму пластинок, в зернистом – зерен (глобул) (НВ 250, d = 20 %).

Ледебурит – механическая смесь аустенита и цементита при температуре более 727 °С или перлита и цементита – при меньшей температуре. В ледебурите 4,3 % углерода, он очень тверд и хрупок (НВ 620, d > 50 %). Ледебурит имеет сотовое или пластинчатое строение. При медленном охлаждении образуется сотовый ледебурит, представляющий собой пластины цементита, проросшие разветвленными кристаллами аустенита. Пластинчатый ледебурит состоит из тонких пластин цементита, разделенных аустенитом, и образуется при быстром охлаждении. Сотовой и пластинчатое строение нередко сочетается в пределах одной эвтектической колонии.

Сплавы, содержащие до 2,14% С, называют сталью; сплавы, содержащие более 2,14%'С, — чугуном.

Сталь, соответствующая точке S (содержит 0,8 % C), называется эвтектоидной. Стали, содержащие углерода менее 0,8 %, называются доэвтектоидными, а более 0,8 % – заэвтектоидными. Чугун, соответствующий точке С (содержит 4,3 % С), называется эвтектическим;чугуны, лежащие на диаграмме левее точки С,– доэвтектическими,правее – заэвтектическими.

Date: 2016-07-25; view: 317; Нарушение авторских прав