Железоуглеродистые сплавы

Характеристика компонентов (структура, свойства) в системе железо – углерод. Структурные составляющие системы железо-углерод. Диаграммы состояния железо – углерод. Основной и упрощенный варианты. Характеристические точки диаграммы состояния железо-цементит. Основные линии и области диаграммы плавкости. Анализ диаграммы по фрагментам и характеристика структуры сплавов в зависимости от температуры и концентрации углерода. Построение кривых охлаждения сплавов по диаграмме состояния.

• В промышленности чистое железо практически не используется, а наиболее широко применяются его сплавы. Основными из них являются системы железа с углеродом называемые сталями и чугунами.

• Сталь – сплав железа и углерода с содержанием углерода до 2.14%

• Чугун – сплав железа и углерода с содержанием углерода свыше 2.14%

Гомоядерное металлическое соединение – железо

• Химический знак Fe; атомный номер 26; радиус 0, 127 нм; масса 55, 85; металл.

• Общее его содержание в земной коре составляет 5, 1 %. Нахождение в природе. Руды: железняки: магнитный или магнетит - Fe₃O₄, красный или гематит - Fe₂O₃, бурый или гетит и лимонит - Fe₂O₃, шпатовый или сидерит FeСO₃. Железный или серный колчедан (пирит) - FeS₂.

• Некоторые физико-химические свойства: Т_пл = 1539 ± 5 °С, плотность = 7, 68 - 7, 85 г/см³. твердость (НВ)» 80, s_в» 25кгс/мм²; s_{0, 2} = 12кгс/мм²; d = 50 %; y = 80 %. Техническое железо (99, 8 - 99, 9 % Fе): магнитная проницаемость m_max = (6, 28 ¸ 12, 5)·10^-3 Г/м и коэрцитивная сила Н_С= 39, 8 ¸ 79, 6 А/м; чистый металл (99, 99 % Fе): m_max = 35, 2·10^-3 Г/м и Н_C » 1, 99 А/м. Коэффициент линейного расширения = 11, 7× 10^-6 °C^-1, теплопроводность = 83, 6 Вт/(м·К). r = 10× 10⁴ Ом·м.

Рис. Полиморфные модификации железа

a-Fe – до 768°С имеет объемноцентрированную кубическую решетку (ОЦК) (К8) с ферромагнитными свойствами.

b-Fe – от 768 °С до 911°С. У него исчезают ферромагнитные свойства и железо становится парамагнитным, но кристаллическая структура его существенно не меняется. Критическую точку, соответствующую магнитному превращению, т. е. переходу из ферромагнитного состояния в парамагнитное называют точкой Кюри (768 °С). При 911°С происходит полиморфное превращение с трансформацией решетки в гранецентрированную кубическую (ГЦК) (К12). Металл парамагнитен. Это g-Fe. Объемный эффект сжатия ≈ 1, 0%. В точке 1392°С совершается новый аллотропный переход, при котором образуется d-Fe с ОЦК решеткой. Это строение железо сохраняет до температуры плавления (1539°С). Данная модификация - парамагнитна.