Фазовая диаграмма состояния железо-цементит

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

Аустенит - твердый раствор внедрения углерода в γ-железе. Обозначения - А или Fe-γ. В растворенном состоянии в сплавах аустенит существует до 727°С. Максимальное содержание углерода в твердом растворе 2,14%. Твердость НВ=160-200 кгс/мм².

Феррит - твердый раствор внедрения углерода в α-железе. Обозначение- Ф или Fe-α. Образуется при разложении аустенита ниже 911°С. Максимальное содержание углерода -0,02%. Предел точности 250 МПа; предел текучести 120 МПа; твердость НВ=100-120 кгс/мм²; относительное удлинение - 50%.

Цементит - химическое соединение Fе_зС. Обозначение - Ц. Температура плавления -160 0°С. Аллотропических изменений не испытывает. Содержание углерода - 6,67%. Предел прочности - 1450 МПа; предел текучести - 1400 МПа; твердость – НВ=800 кгс/мм²; относительное удлинение - < 0,1%. Различают три вида цементита. Первичный – Ц₁ образующийся при твердеют жидкости в сплавах с содержанием углерода более 2,14%, представляет собой крупные кристаллы; вторичный – Ц₂, образующийся при разложении аустенита в сплавах, содержащих углерода более 0,02%, имеет форму пластинок или кристаллов средних размеров; третичный - Цз, образующийся при выделении лишнего углерода из феррита (растворимость углерода в феррите от 0,02% при 727°С до 0,00624% при 20°С), имеет форму мелкой сетки по границам феррита.

Перлит - эвтектоидная (механическая) смесь феррита и вторичного цементита. Обозначение - П. Содержание углерода - 0,8%. Предел прочности - 900 МПа; предел текучести - 400 МПа; твердость НВ=250 кгс/мм²; относительное удлинение - 25%.

Ледебурит - эвтектическая (механическая) смесь аустенита и первичного цементита. Обозначение - Л. Содержание углерода - 4,3%. Предел прочности - 1200 МПа; предел текучести - 800 МПа; твердость - НВ 600 кгс/мм²; относительное удлинение - 1%.

ИЗУЧЕНИЕ ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ СПЛАВОВ

Характеристика и определение линий диаграммы состояния:

АВСД – линия ликвидус начало первичной кристаллизации;

АHIЕСF - линия солидус - окончание первичной кристаллизации;

GSE - начало вторичной кристаллизации (перекристаллизации);

PSK - окончание вторичной кристаллизации для сталей и перекристаллизации для чугунов, эвтектоидная горизонталь;

HIB – перитектическая горизонталь;

ECF – эвтектическая горизонталь;

HJB – перитектическая горизонталь;

SE – линия растворимости углерода в γ -железе;

PQ – линия растворимости углерода в α -железе.

Характеристика и определение основных точек диаграммы состояния:

Д – температура плавления цементита (1600 ⁰С);

A– температура плавления чистого железа (1539 ⁰С);

Е –характеризует предел растворимости углерода в аустените и разделяет диаграмму на стали (левее точки Е) и чугуны (правее точки Е);

S – эвтектоидная точка образования механической смеси феррита и вторичного цементита - перлита;

С – эвтектическая точка образования механической смеси аустенита и первичного цементита (ледебурита) из расплава;

I – перитектическая точка образования твердого раствора аустенита из феррита и жидкости;

G – температура перехода α- железа в γ- железо;

N – температура перехода γ- железа в δ- железо.

Диаграмма состояния железо-цементит имеет большое практическое значение. Её применяют для определения тепловых режимов термической обработки и горячей обработки давлением (ковка, горячая штамповка, прокатка) железоуглеродистых сплавов. Её используют также в литейном производстве для определения температуры плавления, которую необходимо знать для назначения режима заливки жидкого железоуглеродистого сплава в литейные формы

Вывод: