Кристаллизация сталей и твердофазные превращения в сталях. Выделение аустенита, феррита, цементита, перлитное превращение

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Институт повышения квалификации

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по Металловедению

на тему

«Кристаллизация сталей и твердофазные превращения в сталях. Выделение аустенита, феррита, цементита, перлитное превращение»

Алчевск 2009

1. Кристаллизация в сталях

Рисунок 1. Участок диаграммы состояния железо – карбид железа

Характерные точки диаграммы:

B (1499ºС) ─ 0,51% С

H (1499ºС) ─ 0,1% С

I (1499ºС) ─ 0,16% С

Пять групп сталей при кристаллизации:

I_гр. – от 0 до 0,1%С (до т.H)

II_гр. – от 0,1 до 0,16%С (от т.H до т.J)

III_гр. – 0,16%C (т. J)

IV_гр. – от 0,16 до 0,51%С (от т. J до т. В)

V_гр. – от 0,51 до 2,14%С (от т. В до т. С)

Рассмотрим ряд характерных сплавов:

Сплав I

При температуре соответствующей точке 1, сплав находится в равновесном состоянии, имеется набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

При t₂ ─ количество и размер фазовых и концентрационных флуктуаций увеличивается, и немного ниже t₂ начинается процесс кристаллизации. Линия АВ ─ линия насыщения жидкого сплава δ-Ферритом. Состав жидкости описывается линией ликвидус, а δ-Ф по линии солидус.

При t₃ жидкая фаза имеет состав т. б , а δ-Ф ─ состав т. а .

При t₄ кристаллизация заканчивается, ниже этой температуры существует только δ-Ф, вплоть до температуры t₅ .

Ниже t₅ δ-Ф пересыщается –Fe (Аустенитом) и происходит его выделение.

При температуре t₆ ─ точка в описывает состав ─ δ-Феррита, точка г ─ описывает состав Аустенита.

Количественное соотношение фаз:

δ-Ф_в =

А_г =

Ниже точки 7 существует только аустенит.

Сплав II

Точка 1, 2, 3 ─ аналогично сплаву l.

При температуре t_4, соответствующей перитектическому равновесию, состав жидкой фазы определяется точкой В , а состав δ-Феррита точкой Н :

δ-Ф_н + Ж_в А_J + δ-Ф_н (остаточный или избыточный)

При дальнейшем охлаждении ниже t₄ остаточный δ-Ф_ост. кристаллизируется в аустенит (А).

Ниже т. 5 существует только аустенит.

Сплав III

Точки 1, 2, 3 ─ аналогично сплавам I, II.

При температуре т. 4 (J) (температура перитектического равновесия):

δ-Ф_н + Ж_в А_J (100%),

происходит полное превращение без сохранения избыточных фаз.

Сплав IV

Точки 1, 2, 3 ─ аналогично сплаву I─III.

При температуре т. 4 происходит перитектическое превращение:

δ-Ф_н + Ж_в А_J + Ж_{ост .}

При дальнейшем понижении температуры от т. 4 до т. 5, оставшаяся жидкая фаза кристаллизуется в аустенит (А).

Сплав V

При температуре т. 1 и т. 2 ─ положение сплава аналогичны ранее рассмотренным.

При температуре т. 3 происходит кристаллизация жидкости в аустенит (в т. 2 жидкая фаза пересыщается в отношении -Fe).

Для жидкости состав меняется по ликвидус f – 5, а для Аустенита ─ d – 4, по линии солидус.

Ниже т. 4 существует только аустенит.

Таким образом, какой бы мы сплав не взяли, при содержании углерода менее 0,51%, несмотря на предварительные образования δ-фазы, в конечном итоге образуется -фаза (аустенит).

Аустенит представляет собой однородный твердый раствор внедрения углерода в –Fe.

Рисунок 2. Микроструктура аустенита

2. Твердофазные превращения в сталях

Сплавы Fe с С содержащие от 0 до 0,025% С ─ технически чистое железо.

Сплавы Fe с С ─ от 0,025 до 0,81% С ─ доэвтектоидные стали.

Сплавы Fe с С ─ 0,81% С ─ эвтектоидная сталь.

Сплавы Fe с С ─ от 0,81 до 2,14% С ─ заэвтектоидные стали.

Рисунок 3. Участок диаграммы состояния железо – карбид железа

Рассмотрим ряд характерных сплавов:

Сплав I (технически чистое железо).

Точка 1 ─ существует Аустенит, имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

Точка 2 ─ увеличивается размер и количество фазовых и концентрационных флуктуаций.

В точке 3 ─ начинается выделения кристаллов феррита ( – модификация). Проводим каноду: т. а ─ описывает состав аустенита (начало полиморфного превращения -Fe -Fe); т. б ─ описывает состав феррита (конец полиморфного превращения).

Количественное соотношение фаз:

А_а =,

Ф_б =,

(при расчете в домашнем задании 3а и 3б необходимо измерять линейкой, а затем рассчитывать).

С охлаждением сплава количество феррита (Ф) увеличивается (состав изменяется

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать