Методичні вказівки, контрольні завдання та контрольні питання з курсу “Технологія конструкційних матеріалів і матеріалознавство”, страница 25

Величину А визначають із виразу , звідки Dl=0,002, де - базова довжина зразка. З урахуванням масштабу діаграми розтягування M_g маємо:

,                                                      (2.4)

Відносне подовження  означає величину середньої на базової довжини зразка пластичної деформації та розраховується за формулою:

,                                                          (2.5)

де  i  - відповідно початкова та кінцева довжина бази зразка.

Відносне звуження- означає максимальний ступінь пластичної деформації зразка в місті його розриву. Воно розраховується за формулою:

,                                                       (2.6)

де  i - відповідно площі перетину зразка у місті розриву до і після випробувань.

Зрозуміло, що для крихких матеріалів (чавун, бронзи), зразки з яких руйнуються без утворення шийки, величини  і  розрізняються дуже мало. Тому для таких матеріалів відносне звуження звичайно не визначають. Але якщо зразки з пластичних матеріалів руйнується з утворенням дуже витягнутої шийки, то буде набагато більше ніж .

Одиниці виміру механічних властивостей  одинакові. У старій системі це кг/мм^2, а у новій мн/м^2, або МПа. Співвідношення між цими величинами таке : 1 кг/мм²=10 МПа.

3. Накреслити діаграму залізо-цементит, указати структурні складові в усіх її областях, описати перетворення, що відбуваються в сплаві, та, користуючись правилом фаз, побудувати криву охолодження для сплаву з 3,0% вуглецю. Назвати сплав і вказати його структуру.

Рисунок 3.1 - Діаграма стану залізо - вуглець (а) і крива охолодження сталі У 13 (б).

На рис. 3 зображена діаграма стану залізо-вуглець, на якій вертикальною лінією нанесений сплав, що містить 3,0%. На цій діаграмі показані області існування рідкого стану та твердих структурних складових. Усі структурні складові сплавів залізо-вуглець поділяють на однофазні та двохфазні. До однофазних структурних складових відносять аустеніт, а до двохфазних – перліт та ледебурит.

Аустеніт А являє собою твердий розчин затиснення вуглецю в залізі , що має кристалічну ґратку гранецентрованого куба. Аустеніт існує тільки вище 727^оС. Він м'який, дуже пластичний, в'язкий, немагнітний, добре розчиняє вуглець (0,8 при 727^оС і 2,14% при 1147^оС).

Ферит Ф - це твердий розчин затиснення вуглецю в залізі , що має кристалічну ґратку об'ємноцентрованого куба. Існує тільки при температурі нижче від 911^оС. Ферит м'який, помірно пластичний та в'язкий, до 768^оС (точка Кюрі) магнітний, вуглецю розчиняє мало (0,006% при 20^оС і 0,02% при 727^оС).

Цементит Ц - хімічна сполука Fe₃C, карбід заліза, дуже твердий, крихкий, містить вуглецю 6,67%. За місцем виділення розрізняють цементит первинний Ц₁ (кристалізується з розплаву ), вторинний Ц₂ (виділяється з аустеніту ) та третинний Ц₃ (виділяється з фериту).

Перліт П - є евтектоїд – дуже дисперсну механічну суміш фериту та цементиту пластинчатої будови з кроком цементних пластинок близько 1 мкм. Містить більше вуглецю, ніж у фериті.

Ледебурит Л - це евтектика – груба механічна суміш двох фаз. При t⁰ С > 727^oC, він складається з аустеніту та цементиту первинного, а при t⁰ С <727^oC – з перліту та цементиту первинного. Ледебурит містить 4,3% вуглецю. Він дуже твердий та крихкий. Зустрічається тільки в білих чавунах.

Для побудови кривої охолодження наносимо сплав Fe+С 3% на діаграму Fe – C у вигляді прямої лінії. Положення точок 0,1…6 переносимо на криву охолодження, характер якої будуємо залежно від процесів які відбуваються на різних ділянках цей кривої.

Розглянемо ці процеси детальніше по ділянках: 0 – 1 – охолодження розплаву, крива крута, гладенька; 1 – 2 –  охолодження _{­­­­­­­}+ кристалізація аустеніту, крива більш полога;

2 – 3 – кристалізація евтектики з розплаву 4,3% С, йде при постійній температурі, лінія горизонтальна;

3 –4 – охолодження + виділення Ц2 із А;

4 – 5 – перетворення з аустеніту з 0,8% на перліт при постійній температурі, лінія горизонтальна;

5 – 6 – охолодження + виділення Ц3.

Перевіримо правильність побудови кривої охолодження за допомогою правила фаз. Це правило можна записати так:

С = К – Ф + 1,                                               (3.1)

де С – число ступенів свободи, в даному випадку змінюється тільки температура ;