22. Диаграмма состояния железо – углерод, характеристики и с войства структурных составляющих.

Диаграмма Fe – C содержит устойчивое химическое составляющие Fe3C ( цементит – Ц). Содержание С в цементите 6,67%. Любое химическое соединение делит диаграмму состояния на части которые рассмотрим независимо друг от друга. Реальные сплавы не содержат С более чем в Цементите( 6,67%).

А – аустенит (твердый раствор С в железе с ГЦК решёткой). Максимальная растворенность в точке Е углерода в А – 2,14%. Аустенит существует до температуры t=727 ºС. Ф – Феррит ( твердый раствор железа с ОЦК решёткой). Ниже линии mo – это железо с ферромагнитными свойствами. Выше – mo β железо. Растворенность С в феррите 0,02%. П – перлит, образуется в точке S при t=727 ºС в результате эвтектоидного превращения. Точка S – точка эвтектоидного превращения. Л – ледебурит. Образуется в точке С в результате эвтектоидного превращения (t=1147 ºС). Л – смесь А и Ц и такой Ледебурит существует в интервале t 1147 и 727 ºС. По линии psk ледебурит превращается в перлит. Ниже 727 ºС другой ледебурит. Точка С – точка эвтектического превращения. ECF – линия эвтектического превращения. По этой линии жидкость всегда имеет эвтектическое состояние и из нее образуется Ледебурит. Линия mo 768 ºС - линия магнитного превращения. Ниже этой линии железо имеет ферромагнитные свойства, т.е. это £ железо. 768 ºС точка Кюри. НВ – линия перетектического превращения, по которой жидкость взаимодействует с ранее образованными кристаллами феррита и дает образование кристаллам аустенита. ES – по этой линии уменьшение растворенности углерода в аустените с понижением температуры. В связи с этим из аустенита выделяется избыточный углерод ( не в Свободном состоянии, а в химически связанном). PQ – по этой линии уменьшается растворимость углерода в феррите с понижением t. Феррит и Цементит это две фазы, которые присутствуют у всех сплавов при комнатной температуре. Ф – мягкая, пластичная структурная составляющая. Ф – НВ =80 – 100. Ц – самая твердая структурная составляющая которая может образоваться в системе Fe – C (HB≈800). До 2,14% С, то сплав называется сталью. СП1 – 1 Эвтектоидная сталь. СП2 – доэвтектоидная сталь. СП3 – заэвтектоидная сталь. СП4 – эвтектический белый чугун. СП5 – доэвтектический белый чугун. СП6 – заэвтектический белый чугун.

С П1 (эвтектоидная сталь, 0,8%С).

Д о точки 1 охлаждение жидкой фазы, в точке 1 начинается кристаллизация с появлением кристаллов аустенита. На кривой охлаждения перегиб свидетельствует о выделении тепла и по расчетам меняется число степеней свободы. При охлаждении до точки 2 идёт процесс кристаллизации до полного исчезновения Ж. В точке 2 Ж нет. Между точкой 2 и точкой S ускоренное охлаждение аустенита. В точке S начинается эвт. превращение, при котором из аустенита выделяется 2 новые твердые фазы – это феррит и Цементит. И эта механическая смесь называется перлитом. Процесс идёт с выделением тепла при постоянной t. В точке S(штрих) эвтек. Превращение заканчивается, и аустенита уже нет. Появляется одна степень свободы и сплава может охлаждаться. Ниже точки S(штрих) идёт охлаждение при котором из феррита выделяется Цементит(третичный).

СП2(доэвтектическая сталь).

До точки 1 охлаждение жидкой фазы, в точке 1 начинается кристаллизация с появлением кристаллов аустенита. На кривой охлаждения перегиб свидетельствует о выделении тепла и по расчетам меняется число степеней свободы. При охлаждении до точки 2 идёт процесс кристаллизации до полного исчезновения Ж. В точке 2 Ж нет. Между точкой 2 и точкой 3 ускоренное охлаждение аустенита. В точке 3 среди кристаллов аустенита образуется кристаллы Феррита и процесс образования и роста кристаллов аустенита идёт между точками 3 и 4 с выделением тепла. И в точке 4 оставшийся аустенит имеет эвтектоидный состав (0,8%С). И этот претерпевает эвтектоидное превращение, т.е. превращение в перлит. В равновесии 3 фазы следовательно С=0. Поэтому процесс идёт при постоянной температуре с выделением тепла. В точке 4(штрих) эвтект. превращение почти заканчивается и аустенита почти нет С=1. Ниже точки 4(штрих) охлаждение сплава при котором из феррита выделяется цементита (третичного) в соответствии с линией PQ. При комнатной температуре микроструктура доэвтектоидной стали это светлые зерна феррита и темные зерна пластинчатого перлита.

СП3 (заэвтектоидная сталь 0,8 до 2,14% С)

В отличии от СП2 в СП3 в точке 3 из аустенита выделяется кристаллы цементита(вторичного). Между точкой 3 и 44 доля цементита (вторичного) возрастает, а состав аустенита меняется по кривой 3S. И в точке 4 аустенит имеет эвтектоидный состав, так же как и у СП2. Дальше всё тоже самое что и у СП2. При комнатной t микроструктура заэвтектоидной стали представляет: группа перлита пластинчитого, окружена тонкими светлыми оболочками цементита вторичного.

Сплав 5(доэвтектоидный белый чугун)

В точке 1 начинается процесс кристаллизации, между точкой 1 и точкой 2 идёт кристаллизация с увеличением доли А. в точке 2 оставшаяся Ж фаза имеет эвтектический состав, на участке 2 – 2(штрих) из жидкой фазы одновременно выделяются кристаллы А и Ц. В точке 2(штрих) жидкости уже нету. Между точками 2(штрих) – 3 идет охлаждение затвердевшего сплава. В точке 3 аустенит имеет эвтектоидный состав. На участке 3 – 3(штрих) идёт эфтектоидное превращение, а в точке 3(штрих) нет аустенита. Ниже точки 3(штрих) идёт охлаждение сплава, с выделением цементита(третичного).

С плав 6(Заэвтектический белый чугун)

На участке 1 – 2 из ж выделяется Цементит первичный. . в точке 2 оставшаяся Ж фаза имеет эвтектический состав, на участке 2 – 2(штрих) из жидкой фазы одновременно выделяются кристаллы А и Ц. В точке 2(штрих) жидкости уже нету. Между точками 2(штрих) – 3 идет охлаждение затвердевшего сплава. В точке 3 цементит имеет эвтектоидный состав. На участке 3 – 3(штрих) идёт эфтектоидное превращение, а в точке 3(штрих) нет цементита. Ниже точки 3(штрих) идёт охлаждение сплава, с выделением цементита(третичного). При комнатной температуре микроструктура – Ледебурит и светлые призматические зерна цементита.

С плав7 ( Железо технической чистоты 0,01%С).

Д о точки 1 охлаждение аустенита. В точке 1 среди кристаллов аустенита появляются кристаллы феррита, на кривой охлаждения перегиб свидетельствует о выделении тепла. От точки 1 до точки 2 идёт процесс полиморфного превращения при котором А превращается в феррит. В точке 2 аустенита уже нет, Ниже точки 2 равномерное охлаждение Феррита.

Сплав 8(от 0,01 до 0,02%С) – железо технической чистоты.

До точки 1 охлаждение аустенита. В точке 1 среди кристаллов аустенита появляются кристаллы феррита, на кривой охлаждения перегиб свидетельствует о выделении тепла. От точки 1 до точки 2 идёт процесс полиморфного превращения при котором А превращается в феррит. В точке 2 аустенита уже нет, Ниже точки 2 равномерное охлаждение Феррита. В точке 3 среди кристаллов Феррита появляются кристаллы Ц(третичного). При охлаждении ниже точки 3 доля этих кристаллов увеличивается в соответствии с линией PQ. Доля этих кристаллов ничтожна мала.