44. Фазы сплава железа с углеродом. Диаграмма состояния Fe-Fe3c.

Диаграмма состояния железо-углерод — графическое отображение фазового состояния сплавов железа с углеродом в зависимости от их химического состава и температуры.

В системе железо — углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

2. Феррит — твердый раствор внедрения углерода в α-железе с ОЦК (объемно-центрированой кубической) решеткой.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,006 % при комнатной температуре (точка Q), максимальную — 0,02 % при температуре 727 °C (точка P).

3. Аустенит (γ) — твердый раствор внедрения углерода в γ-железе с ГЦК (гране-центрированной кубической) решеткой.

Атомы углерода занимают место в центре гранецентрированной кубической ячейки. Предельная растворимость углерода в аустените — 2,14 % при температуре 1147 °C (точка Е). Аустенит имеет твердость 200—250 НВ, пластичен, парамагнитен.

4. Цементит (Fe3C) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решеткой, содержит 6,67 % углерода. Он твердый (свыше 1000 HВ), и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.

5. Графит — фаза состоящая только из углерода со слоистой гексагональной решеткой. Плотность графита (2,3) много меньше плотности всех остальных фаз (около 7,5 — 7,8) и это затрудняет и замедляет его образование, что и приводит к выделению цементита при более быстром охлаждении. Образование графита уменьшает усадку при кристаллизации, графит выполняет роль смазки при трении, уменьшая износ, способствует рассеянию энергии вибраций.

45. Триботехнические свойства материалов.

Зависимость триботехнических характеристик от скорости скольжения на воздухе в значительной мере определяются свойствами (составом, толщиной, прочностью) оксидных пленок, поскольку скорость скольжения, с одной стороны, определяя температуру в контакте, определяет вид оксидной пленки, а с другой стороны, влияет на ее толщину. В случае малых скоростей скольжения на воздухе образуется недостаточная по толщине пленка и происходит интенсивное разрушение рабочей поверхности, при этом увеличивается сила трения. Когда возрастает скорость скольжения, образуется толстая оксидная пленка, защищающая поверхность от непосредственного металлического контакта, и заметно уменьшается сила трения.

При трении стали в вакууме принципиально изменяется характер фрикционного взаимодействия. Усиление адгезионного взаимодействия способствует активному протеканию в зоне контакта тепловых и деформационных процессов, приводящих к изменению фазового состава и к упрочнению поверхностного слоя. Поэтому фрикционные характеристики стали в вакууме будут определяться свойствами поверхностного слоя, приобретенными в процессе трения.

Характерным для трения в вакууме является наличие интервала скоростей скольжения (0,1 -1,3 м с), в котором сила трения в установившемся режиме оказывается в 1,8-2,5 раза меньше, чем при больших скоростях скольжения. Образующийся при трении стали в вакууме упрочненный слой вторичных структур выполняет защитную функцию, уменьшая адгезионное взаимодействие контактирующих поверхностей.

Преимущества композиционных материалов:

- высокая удельная прочность (прочность 3500 МПа)

- высокая жёсткость (модуль упругости 130…140 - 240 ГПа)

- высокая износостойкость

- высокая усталостная прочность

- из композиционных материалов можно изготовить размеростабильные конструкции

- легкость

Недостатки композиционных материалов:

- высокая стоимость

- анизотропия свойств

- повышенная наукоёмкость производства, необходимость специального дорогостоящего оборудования и сырья.