Методические указания. Диаграмма состояния сплавов железо-цементит дает возможность установить изменение в строении сплава при его нагревании или охлаждении

Диаграмма состояния сплавов железо-цементит дает возможность установить изменение в строении сплава при его нагревании или охлаждении, определить положение критических точек, названия фаз и структурных составляющих, а также количество каждой из них при заданной температуре.

Все эти сведения необходимы для назначения режима термической обработки сплавов, а также для определения свойств сплавов.

Диаграмма состояния сплавов железо-цементит (рис. 1.27) состоит из нескольких областей образованных линиями диаграмм. Каждая такая область характеризуется определенным структурным состоянием и соответствующим ему содержанием углерода. Она включает одну или две фазы, которые, в свою очередь, в твердом состоянии образуют структурные составляющие.

В зависимости от скорости охлаждения сплавы могут находиться в стабильном или метастабильном состоянии. Первое у них наиболее устойчивое и образуется в условиях медленного охлаждения сплава, при которых фазовые превращения успевают произойти полностью. В сплавах железо-углерод стабильное состояние характеризуется наличием фазы графита, а метастабильно наличием фазы цементита (ибо возможен распад цементита Fe₃C).

Рис.1.27

В системе железо-цементит фазами метастабильного состояния будут:

а) жидкость г) цементит

б) α γ - железо д) феррит в)аустенит

При этом в температурном интервале от 0°С до 727°С все сплавы состоят из двух фаз феррита и цементита.

Структурная составляющая - это элемент структуры, состоящей их 1-ой или более фаз. Структурными составляющими будут

а) α γ - железо в) цементит д) перлит

б) аустенит г) феррит е) ледебурит

Две последние составляющие будут двухфазными, а остальные -однофазными. На диаграмме указаны названия структурных составляющих, а следовательно, и структур, образуемых двумя фазами в указанных областях.

Линии диаграммы отвечают положению критических точек, а последние -фазовым превращениям, т.е. кристаллизации или плавлению.

Если критическая точка расположена на наклонной линии (например PQ). то сплав состоит из двух фаз; если - на горизонтальной линии (например PSK или ECF), то сплав будет трехфазным.

Наклонные линии диаграммы отвечают фазовым превращениям, совершающимся при переменной температуре. Такие превращения на кривой охлаждения изображаются наклонным участком.

Горизонтальные линии диаграммы показывают фазовые превращения, совершающиеся, при постоянной температуре. Они изображаются на кривой охлаждения горизонтальным участком.

При охлаждении железоуглеродистых сплавов в основном различают следующие превращения, совершающиеся при постоянных температурах: Эвтектоидное - при температуре, соответствующей линии PSK. Это превращение совершается в твердом состоянии - фаза аустенита концентрации, соответствующей точки S(C=0, 08%) распадается с образованием равномерной механической смеси двух фаз: феррита и цементита. Механическая смесь этих двух фаз называется перлитом. В результате эвтектоидного превращения ледебурит при температурах ниже 727°С состоит из перлита и цементита.

Эвтектическое - при температуре, соответствующей линии ECF. Из жидкости, где концентрация углерода 4, 3%, при охлаждении образуется эвтектика, называемая ледебуритом (аустенит + цементит).