Читайте также:
|
|
Тема расчетно-графической работы по дисциплине «Анализ диаграммы железо-углерод (цементит). Фазовые превращения в сталях и чугунах».
Задание на расчетно-графическую работу:
1. Вычертите диаграмму состояния железо – углерод (цементит).
2. Указать структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния.
3. Описать превращения и построить кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0 о С (с применением правила фаз) для сплава, с содержанием углерода, заданным преподавателем (табл. 1).
4. Выбрать для заданного сплава любую температуру между линиями ликвидус и солидус и определить: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах при этой температуре; количественное соотношение фаз.
5. Зарисовать схему структуры сплава и дать её определение.
6. Привести пример сплава с заданным содержанием углерода и описать область его применения.
Варианты расчетно-графических работ представлены в таблице 1.
Таблица 1
Варианты расчетно-графических работ
Вариант | |||||||||||
Содержание углерода, % | 0,01 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 |
Вариант | |||||||||||
Содержание углерода, % | 1,0 | 1,2 | 1,6 | 2,2 | 2,3 | 2,6 | 2,7 | 4,3 | 5,2 | 5,3 | 5,4 |
3. Структурообразование в охлаждаемой стали с 0,4%
В качестве примера рассмотрим процесс структурообразования в охлаждаемой стали с 0,4%С (рис. 1). Выше точки t1 сталь находиться в жидком состоянии и непрерывно охлаждается. В интервале температур t1 – t2 из жидкой фазы, состав которой изменяется по ликвидусу АВ, выпадают кристаллы δ-феррита. Состав их определяется с помощью коноды по солидусу АН (ЖАВ→δ-ФАН); С = 2 – 2 + 1 = 1, t≠const. При кристаллизации выделяется теплота, на участке кривой t1 – t2 охлаждение сплава замедляется.
При температуре t2 происходит трехфазное перитектическое превращение; С = 2 – 3 + 1 = 0, t=const. Жидкость взаимодействует с ранее выпавшими кристаллами δ-феррита состава Н. В результате образуется новая твердая фаза – аустенит состава I: Ж(В) + δ(Н)→А(I).
Для того чтобы жидкость и δ-феррит без остатка были израсходованы на образование аустенита (перитектическое превращение в сплаве состава I), необходимы следующие соотношения их массовых долей: , или 3 части жидкости и 17 частей δ-феррита.
В рассматриваемой стали (0,4%С) при температуре t2 находится 75% жидкости () и 25% δ-феррита (), или 15 частей жидкости и 5 частей δ-феррита. Нетрудно видеть, что после перитектического превращения в стали с 0,4%С в избытке остается жидкая фаза: ЖВ + δ → АI + Ж (избыток).
Избыточная жидкость кристаллизуется при непрерывном охлаждении в интервале t2 – t3 с образованием аустенита. В интервале t3 – t4 закристаллизовавшийся сплав, имеющий структуру А, непрерывно охлаждается. При температурах t4 – t5 происходит полиморфное превращение, ГЦК перестраивается в ОЦК решетку, т.е. аустенит, состав которого меняется по линии GS, превращается в феррит (по GP). По мере превращения массовая доля аустенита уменьшается, содержание же углерода в нем увеличивается. Образующаяся решетка феррита (ОЦК) при данных температурах энергетически более выгодна, чем аустенита (ГЦК), и при перестройке решеток выделяется теплота, поэтому сплав на участке t4 – t5 охлаждается замедленно.
При t5 происходит трехфазное эвтектойдное превращение (изотера t5 на кривой охлаждения) АS → ФР + ЦК, когда из аустенита, не перешедшего в феррит, образуется перлит (Ф + Ц). В процессе дальнейшего охлаждения сплава из феррита выделяется ЦIII, наслаивающийся на цементите перлитом. Структура охлаждающейся стали при температурах ниже t5 – Ф + П.
Массовый доли (%) феррита и перлита как структурных составляющих стали с допустимой погрешностью могут быть определены по правилу отрезков. Например, при 600°С . Массовая доля феррита как фазы, существующей вместе с цементитом, . Остальные 6% приходятся на долю другой фазы – цементита.
Таким образом, структура медленно охлажденной стали, содержащей 0,4 %С, состоит из 50% феррита и 50%перлита
Рис. 1. Диаграмма железо-углерод и кривая охлаждения сплава с содержанием углерода 0,4% С
Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 21 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |