Анализ диаграммы фазового равновесия сплавов системы «ЖЕЛЕЗО – ЦЕМЕНТИТ» (90

2. Расчет количества структурных составляющих.

При комнатной температуре сплав VII с содержанием углерода 5,5%

содержит две структурных составляющих (рис. 12, б):

Ледебуритпр Цементит I 100 %.

Образование указанных структурных составляющих происходит при

1147°С, поэтому их количество определяем при t = 1147°C:

Таким образом, при комнатной температуре структура сплавов системы

«Fe – Fe3C» состоит из фаз феррита и цементита. Различие в размерах и расположении выделений цементита оказывает большое влияние на свойства сплавов:

–ЦI, выделяющийся при высоких температурах непосредственно из жидкой фазы, дает наиболее грубые выделения;

–ЦII, выделяясь из аустенита при достаточно высоких температурах и скорости диффузии, образуется в виде сетки по границам зерен;

–ЦIII выделяется из феррита при невысоких температурах обычно внутри зерен в виде дисперсных включений, которые увеличивают прочность феррита.

Пример выполнения практического расчетного задания

Задание. Для сплава с содержанием углерода 1,5%:

–опишите процесс формирования структуры;

–определите количество фазовых и структурных составляющих при комнатной и заданной (600°С) температурах.

углерода 1,5 % при медленном охлаждении: а – диаграмма состояния «Fe – C»;

показаны на фигуративных линиях рис. 13.

До температуры 1450°С (точка 1) заэвтектоидная сталь с 1,5% С находится в жидком состоянии. При t = 1450°С начинается процесс кристаллизации. В

интервале температур 1450 – 1250°С (точки 2, 3) в сплаве сосуществуют две фазы: жидкий раствор и аустенит. В интервале температур 1250 – 950°С (точки 3, 4) сплав охлаждается, не претерпевая никаких превращений; состав сплава представлен аустенитом. При охлаждении сплава ниже 950°С (точка 4) аустенит

Таким образом, при комнатной температуре сплав с 1,5% С имеет двухфазную перлито-цементитную структуру, изображенную на рис. 7.

Рассчитаем количество фазовых и структурных составляющих в сплаве при комнатной и заданной (600°С) температурах. Содержания структурных составляющих определяются последовательно по мере их образования в процессе охлаждения сплава с применением правила отрезков для двух сосуществующих фаз или структурных составляющих по конодам QL (tкомн) и af

(t = 600°С). Считаем, что концентрация углерода в точке а составляет 0,01%.

1.1. Расчет количества фазовых составляющих при tкомн:

1.2. Расчет количества структурных составляющих при tкомн:

2.1. Расчет количества фазовых составляющих при t = 600°С:

2.2. Расчет количества структурных составляющих при t = 600°С:

Вывод: Количество фазовых составляющих при комнатной и заданной

(600°С) температурах совпадает из-за незначительного отличия концентрации углерода в точках Q (0,006% C) и а (0,01% С), а совпадение количества структурных составляющих связано с тем, что рассматриваемые температуры ниже температуры эвтектоидного превращения (727°С).

Практическая часть

1.Порядок выполнения анализа диаграммы состояния «Fe – Fe3C»

1.1.Вычертить диаграмму состояния Fe – Fe3C с указанием температур превращений и концентраций углерода для характерных точек.

1.2. Указать фазы и структурные составляющие в различных областях

диаграммы.

1.3.Описать и представить схему процесса формирования структуры для варианта, указанного преподавателем.

1.4.Нарисовать схему структуры сплава при комнатной температуре.

1.5.Определить количество фазовых и структурных составляющих при температурах для заданного варианта.

Рис. 15. Фрагмент (высокотемпературная область) диаграммы «железо – углерод»

использовать данные по фрагменту этой диаграммы, представленные на рис.

15.

2. Варианты индивидуальных заданий

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Солнцев, Ю.П. Материаловедение [Текст]: учебник для вузов, изд. 4-е,

перераб. и доп. / Ю.П. Солнцев, Е.И. Пряхин. – СПб.: ХИМИЗДАТ, 2007. – 784

с.

2. Арзамасов, В.Б. Материаловедение [Текст]: учебник для студентов высших

–350 с.

3.Попов, А.И. Основы материаловедения [Текст]: учеб. пособие / А.И. Попов,

В.П. Казаченко. – Минск: Изд-во Гревцова, 2010. – 176 с.

4.Материаловедение [Текст]: практикум / В.И. Городниченко, Б.Ю. Давиденко,

В.А. Исаев [и др.]; Под. ред. С.В. Ржевской. – М.: Университетская книга,

Логос, 2006. – 272 с.

5.Афиногенов, Ю.П. Физико-химический анализ многокомпонентных систем

[Текст]: учебное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. / Ю.П. Афиногенов, Е.Г.

Гончаров, Г.В. Семенова [и др.] – М.: МФТИ, 2006. – 332 с.

6.Лившиц, Б.Г. Металлография [Текст] / Б.Г. Лившиц. – М.: Металлургия, 1971.

–408 с.

Анализ диаграммы фазового равновесия сплавов системы «ЖЕЛЕЗО – ЦЕМЕНТИТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению практических заданий по дисциплине

«Материалы бытовой техники»

Составитель Тарасова Наталия Владимировна

Редактор Е.А. Федюшина

Ризография. Печ. л. 1,5. Тираж 50 экз. Заказ №

Издательство Липецкого государственного технического университета.

Полиграфическое подразделение Издательства ЛГТУ.

398600, Липецк, ул. Московская, 30.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра механики пластического деформирования

Анализ диаграммы фазового равновесия сплавов системы

«ЖЕЛЕЗО – ЦЕМЕНТИТ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению практических заданий по дисциплине

«Материалы бытовой техники»

Составитель Н.В. Тарасова

“___” ________ 2012 г.

Липецк Липецкий государственный технический университет

2012