Главная страница
Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Лабораторная работа № 1.
Тема: Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов.
Цель: Разобраться с превращениями, происходящими в железоуглеродистых сплавах при медленном охлаждении и нагреве.
Оборудование:
- Диаграмма состояния системы Fe – Fe3C.
- Фотографии микроструктур железоуглеродистых сплавов.
Ход работы:
- Диаграмма состояния Fe – Fe3C с обозначением фаз и структурных составляющих по всем областям диаграммы.
- Характеристика линий и структурных составляющих железоуглеродистых сплавов.
- Подробное описание изменений структуры при медленном охлаждении контрольного сплава.
4. Вывод по проделанной работе.
ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА № 01
| МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
|
МОСКОВСКИЙ
КОЛЛЕДЖ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
(МИИТ)
| Изучение диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов.
| На листах
|
| Наглядные пособия: диаграмма состояния
(Fe – Fe3C).
|
| КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ
| Диаграмма железоуглеродистых сплавов может быть представлена в двух вариантах: метастабильном, отражающем превращения в системе “железо-карбид железа”, и стабильном, отражающем превращения в системе “железо-графит”. Наибольшее практическое значение имеет диаграмма состояния “железо-карбид железа”, т.к. для большинства технических сплавов превращения реализуются по этой диаграмме. Карбид железа (Fe3C) называют цементитом, поэтому метастабильную диаграмму железоуглеродистых сплавов называют диаграммой состояния “железо-цементит” (Fe – Fe3C).
| ХОД РАБОТЫ
| - Компоненты и фазы в железоуглеродистых сплавах.
Основными компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо и углерод, которые относятся к полиморфным элементам. В железоуглеродистых сплавах эти элементы взаимодействуют, образуя различные фазы. Под фазой в общем смысле понимается однородная часть системы, имеющая одинаковый химический состав, физические свойства и отделенная от других частей системы поверхностью раздела. Взаимодействие железа и углерода состоит в том, что углерод может растворяться как в жидком (расплавленном) железе, так и в различных его модификациях в твердом состоянии. Помимо этого он может образовывать с железом химическое соединение. Таким образом в железоуглеродистых сплавах могут образовываться следующие фазы: жидкий раствор, аустенит, феррит, цементит.
Аустенит (обозначают А или у) – твердый раствор внедрения углерода в Fey. Имеет ГЦК-решетку, растворяет углерода до 2, 14%, немагнитен, твердость(НВ 160-200).
Феррит (обозначают Ф или α) - твердый раствор внедрения углерода в Feα. Имеет ОЦК-решетку, растворяет углерода до 0, 02% (727°С), при 20°С менее 0, 006%, ферромагнитен до температуры 769°С, твердость (НВ 80-100).
Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом (Fe3C). Содержит 6, 67% С. При нормальных условиях цементит тверд (НВ 800) и хрупок. Слабо ферромагнитен до 210°С.
Превращение в железоуглеродистых сплавах.
Диаграмма состояния Fe – Fe3C (рис.1) показывает фазовый состав и превращения в сплавах с концентрацией от чистого железа до цементита. Превращение в железоуглеродистых сплавах происходит как при кристаллизации (затвердевании) жидкой фазы (Ж), так и в твердом состоянии.
Первичная кристаллизация идет в интервале температур, ограниченных линиями ликвидус (ACD) и солилус (AECF).
Вторичная кристаллизация происходит за счет превращения железа в одной аллотропической модификации в другую и за счет изменения растворимости углерода в аустените и феррите, которая уменьшается с понижением температуры. Избыток углерода выделяется из твердых растворов в виде цементита. В сплавах системы Fe – Fe3C происходят следующие изометрические превращения:
- Эвтектическое превращение на линии ECF (1147°C);
- Эвтектоидное превращение на линии PSK (727°C).
Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебуритом (Л), а эвтектоидная смесь феррита и цементита – перлитом (П). Ледебурит содержит 4, 3% углерода. При его охлаждении ниже линий PSK входящий в него аустенит превращается в перлит и при нормальной температуре ледебурит представляет собой смесь перлита и цементита и называется ледебуритом превращенным (Л пр). Цементит в этой структурной составляющей образует сплошную матрицу, в которой размещены колонии перлита. Такое строение ледебурита объясняет его большую твердость (НВ 700) и хрупкость.
Перлит содержит 0, 8% углерода. В зависимости от формы частичек цементит бывает пластинчатый и зернистый. Является прочной структурной составляющей с твердостью (НВ210).
Линии диаграммы Fe – Fe3C представляют собой совокупность критических точек сплавов с различным составом, характеризующих превращения в этих сплавах при соответствующих температурах.
|
|
ОЦЕНКА И ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЯ
| ACD – линия ликвидус. Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии.
AECF – линия солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии.
АС – из жидкого раствора выпадают кристаллы аустенита.
CD – линия выделения первичного цементита.
АЕ – заканчивается кристаллизация аустенита
ECF – линия эвтектического превращения.
GS – определяет температуру начала выделения феррита из аустенита (910-727°С).
GP – определяет температуру окончания выделения феррита из аустенита
PSK – линия эвтектоидного превращения.
ES – линия выделения вторичного цементита.
Области диаграммы состояния Fe – Fe3C
Линии диаграммы: делят все поле диаграммы на области равновесного существования фаз. Каждой области диаграммы соответствует определенное структурное состояние, сформированное в результате происходящих в сплавах превращений.
| КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
| Описать основные понятия Феррит, Аустенит, Цементит, Графит, Ледебурит, Перлит.
I – Жидкий раствор (Ж)
II - Жидкий раствор (Ж) и кристаллы аустенита (А).
III - Жидкий раствор (Ж) и кристаллы цементита первичного (Ц).
IV – Кристаллы аустенита (А).
V – Кристаллы аустенита (А) и феррита (Ф).
VI – Кристаллы феррита (Ф).
VII – Кристаллы аустенита (А) и цементита вторичного (Ц).
VIII – Кристаллы феррита (Ф) и цементита третичного (Ц).
IX – Кристаллы феррита (Ф) и перлита (П).
X – Кристаллы перлита (П) и цементита вторичного (Ц).
XI – Кристаллы аустенита (А), ледебурита (Л) и цементита вторичного (Ц).
XII – Кристаллы перлита (П), цементита вторичного (Ц) и ледебурита превращенного (л пр.)
XIII – Кристаллы ледебурита и цементита первичного (Ц).
XIV – Кристаллы цементита первичного(Ц) перлита (П) и ледебурита превращенного (Л пр.)
|
|