Исследование микроструктуры сплавов под микроскопом

Цель: Исследовать микроструктуру под микроскопом.

Путём описания кристаллизации доказать формирование структурного состава сплавов.

Ход работы:

1)  Использовать коллекцию сплавов в системе FeC. Fe₃C исследовать под микроскопом МИ-6 , МИ-4, сделать зарисовки микроструктур.

2)  Использовать набор диапозитивов с диаграммами и структурами. На диаграмме нанести линии фигуративных точек и коноды ( температура, химический состав). Обозначить точки пересечения последних с линиями диаграмм.

3)  Дать описание кристаллизации 5 сплавов , 4 из которых относятся к метастабильным и один к стабильному варианту с указанием изменения химического состава и весовых соотношений фаз.

Выводы по работе:

Рассмотрим диаграмму сплава железо-углерод. Она даёт представление о строении железоуглеродистых сплавов-сталей и чугунов.  Содержание углерода в диаграмме ограничивается  6,67 %, так как при этой концентрации образуется химическое соединение – карбид железа или цементит, который и является вторым компонентом данной диаграммы.

Система Fe-Fe₃C метастабильная. Образование цементита вместо графита даёт меньший выигрыш свободной энергии, но кинетическое образование карбида железа более вероятно.

Рассмотрим непосредственно саму диаграмму:

Точка А(1539 ⁰ ) отвечает температуре плавления железа, точка Д ( 1500 ⁰ ) – температуре плавления цементита, точки N ( 1392 ⁰ ) и G ( 910 ⁰ ) соответствуют полиморфному превращению    Fe_& - Fe _Y .

Концентрация углерода по массе для характерных точек диаграммы состояния следующая:

В-0,51% С в жидкой фазе, находящейся в равновесии с  - ферритом и аустенитом , при перитектической реакции и при 1499 ⁰ :

H- 0,1% в  - феррите при температуре 1490 ⁰ :

J- 0,16% - в аустените – перитектике при 1490 ⁰ :

Е- 2,14 % С предельное содержание в аустените при 1147 ⁰ :

S- 0,8 % С в аустените при реакции эвтектоидного превращения 727 ⁰ :

P- 0,02% С – предельное содержание в феррите      при 727 ⁰ :

 АВ- указывает температуру начала кристаллизации  феррита из жидкого сплава.

ВС- температура начала кристаллизации аустенита А из жидкого сплава.

СD – начало кристаллизации первичного цементита Fe₃C из жидкого сплава, следовательно линия ABCD – линия ликвидуса.

До 2,14% на графике являются стали, менее 0,8% -эвтектойдные, более 0,8%-заэвтектойдные.

 После 2,14%-чугуны: до 4,3%-эвтектические, больше 4,3% -заевтектические.

 1-ый сплав   0,4 % С и  99,6 % Fe

Выше т.1: Количество жидкости составляет 100%.

От  т.1  до  т.2:  Из жидкости выделяется феррит. Количество жидкости уменьшается, а количество феррита увеличивается.

В т.2: На линии НJВ: бФ +   ↔ А. Здесь протекает перетектическое превращение, в результате которого образуется Аустенит, в избытке осталась жидкая фаза.

От  т.2 – т.3:  Количество Аустенита увеличивается, количество жидкости уменьшается. Химический состав: А_{У → 3      В →3}

Ниже  т.3:  Количество Аустенита составляет 100%

От  т.3  до  т.4:  Идёт простое охлаждение Аустенита

От  4-5:   А_{4 →Ѕ} → Ф_{4' →Р.} Количество феррита увеличивается, а количество Аустенита уменьшается  50% Ф ~ 50% А.

От  т.5  до  т.6:  На линии РSК:  А_S → Ф_Ρ + Ц    50% феррита распадается, а 50% остаётся.

                                                          ^перлит

ФЕРРИТ  +  ЦЕМЕНТИТ   =  ПЕРЛИТ 

 

2- ой сплав  1,4 % С  и  98,6 % Fe.

ЗАЭВТОКТОИДНАЯ  СТАЛЬ.

Выше  т.7:  Количество жидкости составляет 100%.

От  т.7  до  т.8:  Из жидкости выделяется Аустенит

    _7-8'   → А _{7'- 8} ;     Q   ↓,  а Q _А   ↑

В  т.8:   100 % Аустенита :  1,4 % С, остальное  Fe.

От  т.8  до т.9:  Простое охлаждение.

От  т.9  до  т.10: Из Аустенита выделяется вторичный цементит. Количество Аустенита  ↓, а количество цементита   ( || )  ↑

 В  т.10:  На линии  РSК:  А _S  ↔  Ф _Р  +  Ц

                                                           ^перлит

 Ниже  т.10  до  т.11:  цементит  +  перлит

 3-ий  сплав    2,4 % С   и  97,6 %  Fe.

Выше  т.12:  Количество жидкости составляет 100 %

От  т.12  до  т.13:  Из жидкости выделяется Аустенит. Количество жидкости уменьшается, количество Аустенита увеличивается. Химический состав:

    _{12  →  С}  →  А _{12' →Е}              На линии    ЕСF:   

         ↓                                      

  _С ↔ А _Е  +  Ц       А _Е → А _S,   цементит  ( вторичный)

           ^{ледебурит}

От  т.13  до  т.14 :  В этом интервале находится Аустенит _(S), цементит (вт.), ледебурит

[ ( Ф +  Ц )   +   Ц  ] долот превращённый ледебурит.

На линии  РSК: А_{S 0, 8}  ↔  Ф  +  Ц _6,67

                                                                        ^ПЕРЛИТ

Ниже  т.14  до  т.15:  Присутствуют  перлит  +  цементит  + ледебурит.

4-ый  сплав  5,4 % С  и  94,6 %  Fe:

Выше  т.16:  Количество жидкости составляет  100 %  ( 5,4 % С  и 94,6 % Fe )

Охладим  до  16-17 :   Количество цементита прямопропорционально  50 %, количество Аустенита также прямопропорционально  50 %. Из жидкости выделился первичный цементит.

                               →      Ц_|

                       ^{16→C          CONST}

 

               [ А_Е  + Ц  ]        Ц₁

В  т.17:  На линии   ЕСF:     _С  ↔  А _Е   +  Ц

                                                          _{ЛЕДЕБУРИТ}

 

 

 

               [  ( Ф  +  Ц )  +  Ц  ]  ←  ( А_S  + Ц)

 

                                                                                   Ц _1,2

В этом интервале  ( в т.17 )  ледебурит → превращённый ледебурит, цементит первичный и цементит вторичный.

На линии  РSК:      А_S  ↔ Ф   +  Ц

                                            ^ПЕРЛИТ

В интервале  т.18-19:   Выделение цементита  +  ледебурита.

В Ы В О Д:  В результате лабораторной работы  с помощью микроскопа мы изучили и зарисовали структуры сплавов.  Доказали в них формирование структурных составляющих.