Анализ фазовых превращений в железоуглеродистых сплавах

В качестве примера реальной диаграммы состояния рассмотрим диаг­рамму фазового равновесия системы железо-углерод. Реально сущест­вуют стабильная диаграмма состояния железо-графит при очень малых скоростях охлаждения и метастабильная диаграмма состояния железо-карбид железа Fe₃C (цементит) при повышенных скоростях охлаждения.

Стабильная диаграмма фазового равновесия железо-графит приведена на рис. 14. Она относится к случаю ограниченной растворимости углерода в железе, имеющем полиморфные модификации, с наличием эвтектического превращения:

,

перитектического превращения:

и эвтектоидного превращения:

.

Рассмотрим фазовые переходы при охлаждении сплава Х ₁:

;

;

;

;

.

Рис. 14

Meтастабильная диаграмма состояния железо-карбид железа представлена на рис. 15.

В этой системе наблюдаются следующие трехфазные превращения:

- перитектическое: ;

- эвтектическое: ;

- эвтектоидное: .

Фазовые переходы при охлаждении сплава Х ₁ приведены ниже:

;

;

.

Рис. 15

Метастабильная диаграмма состоянии железо-карбид железа с обозначением структурных областей по данным микроструктурного анализа представлена на рис. 16, а. Структурные диаграммы для стали и чугунов приведены на рис. 16, б и в.

Фазы и структурные составляющие на диаграмме состояния и струк­турных диаграммах указаны в соответствии с общепринятыми интерна­циональными наименованиями:

- твёрдый раствор α (δ) – феррит Ф;

- твёрдый раствор γ – аустенит А;

- химическое соединение Fe₃C – цементит Ц;

- эвтектика А + Ц – ледебурит Л;

- эвтектоид Ф + Ц – перлит П.

На рис. 16: доэвтектоидная сталь – феррит (светлые участки) и перлит (темные участки), ×500; эвтектоидная сталь – перлит, ×1000; заэвтектоидная сталь – перлит и цементит в виде сетки, ×2000; доэвтектический чугун – перлит (темные участки) ледебурит и цементит вторичный, ×500; эвтектический чугун – ледебурит (смесь аустенита и цементита), ×500; заэвтектический чугун – цементит (светлые пластины) и ледебурит, ×500.

Рис. 16

Список литературы

1. Материаловедение и технология материалов: учебник для машиностроительных специальностей вузов/ Г.П. Фетисов [и др.]; под ред. Г.П. Фетисова. – 5-е изд.: стереотип. – М.: Высшая школа, 2007. – 862 с.

2. Материаловедение: учебник для вузов/ Б.Н. Арзамасов [и др.]; под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. – 8-е изд., стереотип. – М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2008. – 648 с.

3. Готтштайн, Г. Физико-химические основы материаловедения: [пер. с анг. К.Г. Зотовой, Д.О. Чаркина]/ Г. Готтштайн; под ред. В.П. Золотова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 400 с.

4. Сорокин, В.К. Основы материаловедения и конструкционные материалы: учеб. пособие/ В.К. Сорокин. Нижний Новгород: Нижегород. гос. техн. ун-т, 2006. – 226 с.

5. Захаров, А.М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем/ А.М. Захаров. – М.: Металлургия, 1954. – 356 с.

Приложение А

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: