Как называется линия acd на диаграмме состояния железо цементит приложение 1
Диаграмма состояния железо — цементит представлена в упрощенном виде на рис. 13. Она показывает фазовый состав и структуру железоуглеродистых сплавов с концентрацией от чистого железа до цементита (6,67% углерода).
Рис. 13. Диаграмма состояния железо — цементит (в упрощенном виде): А — аустенит, Я — перлит, Л— ледебурит, Ф — феррит, Ц— цементит
В рассматриваемой системе существуют следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы (феррит и аустенит), химическое соединение (цементит).
Жидкий сплав (Ж.) существует выше линии ликвидус ACD. Цементит Fe3C (Ц) — вертикальная линия DFKL. Область феррита (Ф) располагается левее линии GPQ. Область аустенита (А) — AESG.
На диаграмме точка А (1539 °С) соответствует температуре плавления железа, а точка D (1600 °С) — температуре плавления цементита. Точка G (911 °С) — температура полиморфного превращения железа а у.
Точка Е соответствует предельному содержанию углерода в аустените (2,14% при температуре 1147 °С). При понижении температуры растворимость углерода в аустените уменьшается по линии ES. В точке S она составляет 0,8% при 727 °С.
Точка Р — предельное содержание углерода в феррите 0,02% при 727 °С. При охлаждении до комнатной температуры растворимость углерода в феррите уменьшается по линии PQ до 0,005%.
При температуре 1147 °С жидкий сплав, содержащий 4,3% углерода, кристаллизуется с образованием эвтектики (механической смеси двух фаз аустенита и цементита). При этом образуется структура ледебурита. Точка С на диаграмме — точка эвтектики, линия ECF — линия кристаллизации эвтектики.
При температуре 727 °С аустенит, содержащий 0,8% углерода, распадается на две фазы — цементит и феррит, т.е. происходит эвтектоид- ное превращение. При этом образуется структура, называемая перлитом. На диаграмме точка S — точка эвтектоида, линия PSK — линия эвтектоидного превращения.
Рассмотрим кристаллизацию сплавов, содержащих различное количество углерода.
Сплавы, содержащие до 2,14% углерода, кристаллизуются в интервале температур, ограниченном линиями АС (линия ликвидус) и АЕ (линия солидус). После затвердевания сплавы имеют однофазную структуру — аустенит.
При кристаллизации доэвтектических сплавов, содержащих от 2,14 до 4,3% С, из жидкой фазы при температурах, соответствующих линии ликвидус АС, сначала выделяются кристаллы аустенита. При температуре 1147 °С оставшаяся жидкость, имеющая эвтектический состав (4,3% С), кристаллизуется, образуя эвтектику ледебурит. После затвердения доэвтектические сплавы состоят из аустенита и ледебурита.
В заэвтектических сплавах, содержащих от 4,3 до 6,67% С, с понижением температуры до линии ликвидус CD зарождаются и растут кристаллы цементита. При температуре 1147 °С жидкость достигает эвтектической концентрации и затвердевает с образованием ледебурита. После затвердевания заэвтектические чугуны состоят из первичного цементита (кристаллизовавшегося из жидкого сплава) и ледебурита.
Эвтектический сплав (4,3% С) кристаллизуется при постоянной температуре с образованием только эвтектики — ледебурита (А + Fe3C).
После затвердевания железоуглеродистые сплавы претерпевают фазовые и структурные изменения. Это связано с полиморфным превращением железа и с изменением растворимости углерода в аустените и в феррите с понижением температуры.
Диаграмма состояния fe-fe3c учитывает процесс кристаллизации сплава железа и углерода (чугуна и чугуна) и изменение структуры при медленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры.
На этом рисунке показан фазовый состав и структура сплава при концентрациях от чистого железа до цементита (6, 67% с). Сплав с содержанием углерода до 2, 14% называют сталью, а от 2, 14 до 6, 67% — чугуном.
- Диаграмма состояния fe-fe3c показана в упрощенном виде. Первичной кристаллизации или затвердевания жидкого сплава начинается при температуре, соответствующей ДСА Ликвидуса. Точка а на этом рисунке соответствует температуре 1539°плавления (затвердевания) железа, а температура около 1600°плавления (затвердевания) точки d-цементита. Солидус aecf соответствует температуре прекращения затвердевания.
При температуре, соответствующей линии переменного тока, аустенит кристаллизуется из жидкого сплава, в то время как линия cd кристаллизует цементит, называемый первичным цементом. При 1147°c и содержании углерода 4, 3% аустенит и цементит (первичный) кристаллизуются одновременно из жидкого сплава с образованием эвтектики-свинца ores. At при температуре, соответствующей Солидусу ae, сплав с содержанием углерода до 2, 14% в конечном итоге затвердевает с образованием аустенита. В ecf solidus сплав с содержанием углерода 2, 14-6, 67% затвердевает со структурой, в конечном итоге образующейся из эвтектических (редебритовых) и жидких сплавов. То есть в интервале 2, 14〜4, 3% с-аустенит, а в интервале 4, 3-6, 67% с-первичный цементит (см. Рисунок 18).
Во всех сплавах с содержанием углерода до 2, 14%, то есть в Стали в результате первичной кристаллизации образуется однофазная структура-аустенит.
В сплаве с содержанием углерода более 2, 14%, то есть в чугуне, при начальной кристаллизации образуется Эвтектика Ле-дебрита.
Вторичная кристаллизация (превращение в твердом состоянии) происходит при температурах, соответствующих линиям gse, psk и gpq. Превращение твердого тела происходит за счет перехода железа из одного аллотропа в другой (из γ в α) и изменения растворимости углерода в аустените и феррите.
Когда температура падает, растворимость уменьшается. Избыток углерода выделяется из твердого раствора в виде цементита.
Область диаграммы agse-аустенит. Когда сплав охлаждается, аустенит разлагается, высвобождая феррит при температуре, соответствующей линии gs, а цементит, называемый вторичным, разлагается при температуре, соответствующей линии se.
Вторичным называется цементит, который выделяется из аустенитного твердого раствора в отличие от первичного цементита, который выделяется из жидкого расплава. В области диаграммы gsp присутствует смесь феррита и распадающегося аустенита.
- Ниже линии gp есть только ферриты. При дальнейшем охлаждении до температуры, соответствующей линии pq, из феррита выделяется цементит (3-го порядка). Линия pq показывает, что при понижении температуры растворимость углерода в феррите снижается с 727% при 0, 02°с до 0, 005% при комнатной температуре.
При температуре, соответствующей линии psk, аустенит, оставшийся в сплаве системы, разлагается с образованием перлита, механической смеси феррита и цементита. Линия psk называется линией преобразования перлита.
При температуре, соответствующей линии se, аустенит насыщается углеродом, а при понижении температуры избыток углерода выделяется в виде цементита (вторичного).
- Вертикальный dfkl означает, что химический состав цементита не изменяется.
- Изменяются только форма и размер кристаллов, что значительно влияет на свойства сплава.
- Наиболее крупные кристаллы цементита образуются при их выделении из жидкости в процессе первичной кристаллизации.
Белый чугун с 4, 3% углерода, называют эвтектическим (рис. 20). Белый чугун с содержанием углерода 2, 14-4, 3% называют сверхэвтектическим и 4, 3-6, 67% углерода на эвтектику.
Когда температура достигает 727°c (линия psk), аустенит с восстановленным углеродом до эвтектоидного состава (0, 8% углерода) превращается в перлит.
После окончательного охлаждения белый чугун перед эвтектикой состоит из перлита, красного Брита (перлит+цементит) и цементита (вторичный). Чем больше углерода в структуре такого чугуна, тем меньше перлита и больше красного Брита.
Решение задач | Лекции |
Расчёт найти определения | Учебник методические указания |
Белый эвтектический чугун (4, 3% углерода) с температурой менее 727°с состоит только из красного кирпича. Белое Пер-эвтектическое железо, которое после окончательного охлаждения содержит более 4, 3% углерода, состоит из цементита (первичного) и красного Брита. Обратите внимание, что когда ледебрайт ниже линии psk охлаждается, аустенит, входящий в него, превращается в перлит. То есть красный брикет при комнатной температуре уже представляет собой смесь цементита и perlite. In в этом случае цементит образует непрерывную матрицу, в которой расположены колонии перлита. Структура этого красного Брита является причиной его высокой твердости (hb> 600) и хрупкости.
- Диаграмма состояния железо-цементит очень важна для практического применения use. It применяется для определения тепловых режимов термической обработки железоуглеродистых сплавов и высокотемпературной обработки давлением (ковка, горячая штамповка, прокатка).
Он также используется для определения температуры плавления на литейном заводе. Это необходимо для того, чтобы установить режим заливки жидких железоуглеродистых сплавов в литейную форму.
Образовательный сайт для студентов и школьников
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Документ из архива "Учебное пособие - Диаграмма состояния железо-цементит", который расположен в категории "книги и методические указания". Всё это находится в предмете "материаловедение" из второго семестра, которые можно найти в файловом архиве РУТ (МИИТ). Не смотря на прямую связь этого архива с РУТ (МИИТ), его также можно найти и в других разделах. .
Онлайн просмотр документа "Учебное пособие - Диаграмма состояния железо-цементит"
Текст 3 страницы из документа "Учебное пособие - Диаграмма состояния железо-цементит"
При дальнейшем понижении температуры в интервале
(1147 – 727) 0 С доэвтектические чугуны имеют структуру: аустенит + цементит вторичный + ледебурит.
Рис.8. Часть диаграммы Fe – Fe3C с распределением фаз
(область белых чугунов)
Появление вторичного цементита обусловлено его выделением из аустенита вследствие уменьшения растворимости углерода в γ-модификации железа (по линии ES от 2,14 до 0,8%) при понижении температуры.
В этом же температурном интервале структура эвтектических сплавов – ледебурит, заэвтектических – ледебурит + цементит первичный.
На линии перлитовых превращений при 727 0 С аустенит, содержащий 0,8% углерода, распадается и образуется перлит.
Поэтому ниже 727 0 С (линии PSK) ледебурит представляющий собой уже смесь цементита и перлита, получил название ледебурит перлитовый (ЛП). В этой структурной составляющей цементит образует сплошную матрицу, в которой размещены колонии перлита. Такое строение ледебурита является причиной его большой твёрдости (НВ ≥ 600) и хрупкости.
5 .Контрольные вопросы и задачи
Сколько критических точек имеется на кривой охлаждения чистого железа?
Что представляет собой критическая температура 768 0 С?
Охарактеризуйте тип кристаллической решётки α-Fe и γ-Fe.
При какой температуре происходит превращение γ-Fe в α-Fe?
В каких координатах строится диаграмма «Fe – Fe3C»?
В чём заключается эвтектическое превращение в железоуглеродистых сплавах?
В чём заключается эвтектоидное превращениев железоуглеродистых сплавах?
При каких температурах происходит ‘эвтектическое и эвтектоидное превращения в сплавах железа с углеродом?
Перечислите и охарактеризуйте структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
Охарактеризуйте фазы железоуглеродистых сплавов.
Дайте определение сталям, чугунам и белым чугунам.
Как классифицируют стали и чугуны по микроструктуре?
Какова структура доэвтектоидных,эвтектоидных и заэвтектоидных сталей при комнатной температуре?
Какова структура доэвтектических, эвтектических и заэвтектических белых чугунов при комнатной температуре?
Что характеризует температурные точки Е, Р и Q?
Каков физический смысл линий GS и GP цементитной диаграммы?
Каков физический смысл линий ES и PQ цементитной диаграммы?
Нарисуйте область сталей цементитной диаграммы и распределите структурные составляющие.
Нарисуйте область белых чугунов цементитной диаграммы и распределите фазы.
Что представляет собой линия ACD и каков физический смысл фазовых превращений на этой температурной линии?
Что представляет собой линия AECF и каков физический смысл фазовых превращений на этой температурной линии?
Что представляет собой линия PSK и каков физический смысл фазовых превращений на этой температурной линии?
Что представляет собой линия перлитовых превращений?
Что представляют собой линии ликвидуса и солидуса цементитной диаграммы?
Какое превращение происходит на линии ECF?
Какие фазы образуют эвтектику и эвтектоид?
Какие превращения начинаются на линиях GS и SE и где они заканчиваются?
Какое превращение происходит на линии PSK?
В какой области цементитной диаграммы выделяется первичный, вторичный и третичный цементит?
Какие превращения происходят при охлаждении сплавов,
содержащих 0,5; 0,8 и 1,5% углерода?.
Сколько углерода содержится в феррите при комнатной температуре?
Какова предельная растворимость углерода в α-Fe и в γ-Fe?
Сколько углерода может содержаться в аустените при 727 0 С?.
Что является продуктом распада аустенита?
Как называется эвтектика железоуглеродистых сплавов и каково в ней содержание углерода?
Что представляет собой цементит?
Дайте определение ферриту, аустениту и цементиту.
Дайте определение перлиту и ледебуриту.
Сколько углерода содержится в цементите и ледебурите?
Какие из фаз железоуглеродистых сплавов являются твёрдыми растворами?
Назовите структурные составляющие и фазы доэвтектичесих, эвтектических и заэвтектических белых чугунов.
Перечислите компоненты, фазы и структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.
При какой температуре и в сплавах какого состава происходит эвтектическое превращение?
При какой температуре и в сплавах какого состава происходит эвтектоидное превращение?
Дайте определение линиям ликвидуса и солидуса?
Что такое феррит? Чем отличается он от α-модификации железа?
Что такое аустенит? Чем он отличается от γ-модификации железа?
Укажите содержание углерода в феррите, аустените и цементите.
По какой линии диаграммы « железо – цементит» происходит распад аустенита ( для любого сплава) на ферритно-цементитную смесь (перлит)?
Какие структурные превращения происходят в сплавах , содержащих 0,4% и 1,2% углерода при медленном охлаждении из расплавленного состояния?
Какие структурные превращения происходят в сплавах , содержащих 3% и 5% углерода при медленном охлаждении из расплавленного состояния?
Какие структурные превращения происходят в сплавах , содержащих 0,4% и 1,2% углерода при медленном охлаждении из расплавленного состояния?
Какие структуры имеют при комнатной температуре доэвтектоидная, эвтектоидная и заэвтектоидная стали?Пользуясь диаграммой «железо – цементит», определите температуры плавления и температуры полиморфных превращений для сплавов ,содержащих 0,2%, 1%, 3,% и 4,7% углерода?
Список литературы
Шейкин А.Е. Строительные материалы: Учебник для вузов.– М.: Стройиздат, 1978. – 432 с.
Гуляев А.П. Металловедение:Учебник для вузов.– М.: Металлургия, 1977. – 647 с.
Мозберг Р.К. Материаловедение: Учебное пособие.– Талин: Изд-во «Валгус», 1976. – 554 с.
Основы материаловедения: Учебник для вузов. – Под ред. Сидорина И.И..– М.: Машиностроение, 1976. – 436 с.
Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1983 – 360 с
.
Технология металлов и сварка: Учебник для вузов. – Под общ. ред. Полухина И.И. – М.: Высшая школа, 1977. – 464 с.
Линия ABCD– это линия ликвидус. Она говорит о том, что любой сплав при температурах, лежащих выше этой линии, находится полностью в жидком состоянии. При пересечении сплавом этой линии в процессе нагревания здесь заканчивается процесс плавления, а при пересечении этой линии в процессе охлаждения здесь будет начинаться процесс кристаллизации.
Линия AHJECF– это линия солидус. Она говорит о том, что любой сплав при температурах, лежащих ниже этой линии, находится полностью в твердом состоянии. При пересечении сплавом этой линии в процессе охлаждения здесь заканчивается процесс кристаллизации, а при пересечении этой линии в процессе нагревания здесь будет начинаться процесс плавления.
Линия HJB – это граница перитектической реакции. На этой линии при постоянной температуре 1499С идет перитектическое превращение, заключающееся в том, что жидкая фаза (Ж) реагирует с ранее образовавшимися кристаллами феррита (δ), в результате чего образуется аустенит (А):.
Линия ECF – это граница эвтектической реакции. На этом участке при постоянной температуре 1147 °С идет эвтектическое превращение, заключающееся в том, что жидкость, содержащая 4,3 % углерода превращается в эвтектическую смесь аустенита и цементита:.
Эвтектика системы железо – цементит называется ледебуритом (Л), по имени немецкого ученого А. Ледебура, содержит 4,3 % углерода.
Линия PSK– это граница эвтектоидной реакции. По линииPSKпри постоянной температуре 727 °С идет эвтектоидное превращение, заключающееся в том, что аустенит, содержащий 0,8 % углерода, превращается в эвтектоидную смесь феррита и цементита:.
По механизму данное превращение похоже на эвтектическое, но протекает в твердом состоянии.
Эвтектоид системы железо – цементит называется перлитом (П), содержит 0,8% углерода. Название получил за то, что на полированном и протравленном шлифе наблюдается перламутровый блеск.
Перлит может существовать в зернистой и пластинчатой форме, в зависимости от условий образования.
Линия AHN –это граница предельной растворимости углерода в δ-железе. Твердый раствор углерода в δ-железе получил название высокотемпературного феррита. На отечественных диаграммах он чаще всего обозначается греческой буквой δ.
Линия NJESG – это граница предельной растворимости углерода в γ-железе. Твердый раствор углерода в γ-железе получил название аустенита. На отечественных диаграммах он обычно обозначается прописной буквой А.
Линия QPG – это граница предельной растворимости углерода в α-железе. Твердый раствор углерода в α-железе получил название феррита. На отечественных диаграммах чаще всего он обозначается прописной буквой Ф.
Линия ES – граница перенасыщения аустенита углеродом. При пересечении сплавом этой линии в процессе охлаждения на ней выделяется вторичный цементит, а в процессе нагревания – исчезает вторичный цементит.
Линия PQ – это граница перенасыщения углеродом феррита. При пересечении сплавом этой линии в процессе охлаждения из феррита будет выделяться третичный цементит, а в процессе нагревания – будет исчезать третичный цементит.
Читайте также: