Анализ диаграммы Fe-C (Fe-Fe3C)

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание работы

 

 

1. Анализ диаграммы Fe-C (Fe-Fe₃C).

 

1.1 Вычертить диаграмму и дать  ее описание.

1.2 Указать структурные составляющие  и фазы во всех областях диаграммы, дать их определение с указанием твердости.

1.3 Описать превращения и построить  кривую охлаждения в интервале  от 1600⁰ до 600⁰ С⁰ (с применением правила фазы) для сплава с содержанием углерода С= 4,3%.

1.4 Выбрать для заданного сплава  любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определить:

а) Содержание углерода в фазах.

б) Количественное соотношение фаз  в %.

1.5 Изобразить микроструктуру заданного  сплава при комнатной температуре.

1.6 По микроструктуре описать  примерные механические свойства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Анализ диаграммы Fe – C ( Fe -Fe₃C)

 

Линия AВCD – линия ликвидус. Выше неё сплавы находятся в жидком состоянии.

Линия AHJECF – линия солидус. Ниже неё все сплавы находятся в твердом состоянии.

Линия GSE – линия вторичной кристаллизации стали.

Линия GPSK – линия конца вторичной кристаллизации стали.

Линия EF – линия начала вторичной кристаллизации чугуна.

Линия SK – линия конца вторичной кристаллизации чугуна.

Ниже линии PSK ни каких изменений не происходи

 

1.2 Указать структурные составляющие и фазы во всех областях диаграммы, дать их определение с указанием твердости.

 

  Аустенит – мягкая (HB 30…40), пластичная структура, твердый раствор углерода в γ - железе (Fe_γ). Аустенит имеет кубическую гранецентрированную кристаллическую (ГЦК) решетку. Его структура представлена одной фазой – твердым раствором, который может иметь переменный состав в зависимости от температуры. Чем выше температура, тем больше, углерода растворяется в решетке γ- железа. Максимальная растворимость составляет 2,14%(при 1147^˚С), минимальная – 0,8%(при 727^˚С).

  Цементит – это химическое соединение железа с углеродом, цементит содержит 6,67% углерода, обладает высокой твердостью НВ 800.

  Ледебурит – структура очень твердая и хрупкая и имеет твердость HB 700.

  Феррит – мягкая и вязкая структура, его твердость составляет HB 90…100. Твердый раствор углерода в α- железо Fe_α. Феррит имеет кубическую объемно-центрированную кристаллическую (ОЦК) решетку.

  Перлит – эвтектоидная смесь, состоящая из двух фаз - феррита и цементита. Структура достаточно прочная с твердостью HB 180…220.

 

1.3 Описать превращения  и построить кривую охлаждения  в интервале от 1600⁰ до 600⁰ С (с применением правила фазы) для сплава с содержанием углерода С= 4,3%.

 

При охлаждении до t_э (1147 °С) чугун находится в жидком состоянии. При t_э (1147 °С) чугун полностью затвердевает, и образуется структура – ледебурит, состоящий из аустенита, содержащего 2,14 % углерода и цементита. От t_э до 727°С из аустенита выделяется вторичный цементит, и содержание углерода в аустените понижается до 0,8 %. При 727°С  аустенит превращается в перлит. Ниже 727°С  чугун имеет структуру – ледебурит, состоящий из цементита, перлита и вторичного цементита.

 

Кривую охлаждения данной стали можно построить с использованием правила фаз:

Зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз и выражается уравнением С = К–Ф+1, где

С – число степеней свободы системы

К – число компонентов образующих систему

1 – число внешних факторов

Ф – число фаз находящихся  в равновесии.

Под числом степеней свободы пронимают  возможность изменения температуры и давления без изменения числа фаз, находящихся в равновесии. Применяя правило фаз, определим степень свободы для точек 1,2.

 

 

 

 

 

  1.С=2-3+1=0;

  2.С=2-3+1=0.

 

1.4 Выбрать для заданного сплава  любую температуру между линиями  ликвидус и солидус и определить:

а) Содержание углерода в  фазах.

б) Количественное соотношение  фаз в %.

 

 а) Так как фаза одна, то содержание углерода в ней 4.3%.

б) Ледебурита 100% , так как всего одна фаза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Изобразить микроструктуру заданного  сплава при комнатной температуре.

При комнатной температуре данная сталь имеет цементитно-аустенитную структуру:

 

1.6 По микроструктуре описать примерные механические свойства.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

 

 

 

 

 

ЛИСТ ЗАМЕЧАНИЙ.