Изучение двойных диаграмм состояния сплавов. Изучение диаграммы железо - графит. Термическая обработка, страница 2

обрабатываемость    сплавов,    нейтрален.    Кристаллическая    решетка   -

гексагональная   слоистая.  Графит  улучшает  обрабатываемость  сплавов,

уменьшает  коэффициент трения,  тем  самым,  улучшая  характеристики

резания.

Фазами в системе Ре - Сф являются:

>  Жидкий сплав (Ре и Ор) - абсолютно растворимы друг в друге выше
линии А'В'С'Д'.

>  Аустенит - ограниченный твердый раствор Сгр- углерода в у-железе
(максимальная растворимость 2,11% при I = 1154 °С). Температурная
область существования аустенита НВ 2000 - НВ 2400 МПа. Аустенит -
парамагнитен.

>  Феррит - ограниченный твердый раствор внедрения С_ф- углерода в
решетку а-железа (максимальная растворимость 0,023 — 0,025% при
I = 736 °С; 0,006% при 1 = 20 °С). Феррит мягок и пластичен. Твердость
феррита НВ 80-90.

Структурами диаграммы Ре - С_ф являются:

1.  Графитная эвтектика, которая образуется в результате эвтектического
превращения:

Жс'=4Д6%С------- *•Эгр (АЕ'=2Д1%С

2.  Графитный эвтектоид:

А---------- ^     Эф (Фр-=0,023%С

Структуры сплавов диаграммы Ре - С_ф или аустенит - графит - при высокой температуре, или феррит - графит - после охлаждения. В эвтектоидных сплавах (сталях) графит выделяется по границам зерен феррита; в эвтектических сплавах (чугунах графитных) углерод находится в свободном состоянии и может иметь пластинчатую форму, а также шаровидную и хлопьевидную под воздействием различных условий.

2. Диаграмма Ре - Ор незначительно отличается от диаграммы Ре -Для неё характерно повышение температур эвтектоидного и эвтектического превращения и смещение концентрационных точек влево в сторону: 8* = 0,7%С; Е' = 2,1 1%С; С' = 4,26 %С; линия Р'З'К' ~ 1 = 736 °С; линия Е'С'Р'-1= 1154 °С; точкаВ' -1= 1600°С.

На данной диаграмме А'С'Д* - линия ликвидус; А'Е'С'Р* - линия солидус. Линия Е'С'Р* (1 154°С) - линия фазового равновесия:

Же-^-»А_Е>+ С_ге

При \= 1154 °С протекает эвтектическая реакция. Линия Р*8'К' (736 °С) -линия фазового равновесия:

При   I = 736 °С протекает эвтектоидная реакция. Ниже линии С'8' из

аустенита начинает выделяться феррит.  Линия О'Р'Р* — ограничивает

область существования феррита.

Линия Е'8' и Р'<)' - сольвус. Правее линии Е'8' из аустенита выделяется

графит - Сф_п. Правее линии Р'р' из феррита выделяется графит - Сфш. Ниже

линии А'С из жидкости выделяется аустенит. Ниже линии С*Д' из жид

кости выделяется графит - С,р. Точка 8' соответствует эвтектоиду:

Э_ф (Ф + Сгрц). Точка С' соответствует эвтектика: Эгр (А + С_Ф1).

3. Превращения, происходящие при охлаждении сплавов 1-1 и нагревании

сплава П-П.

3.1. Охлаждение сплава 1-1.

При охлаждении от точки 1 до точки 2 происходит выделение из жидкости

кристаллов   аустенита,   т.е.    выделяется   твердый   раствор   аустенита

концентрации 1% С:                                                                                             .

Ж^-* А

При охлаждении от точки 2 до точки 3 никаких фазовых превращений не происходит: сплошной твердый раствор.

При охлаждении от точки 3 до точки 4 из аустенита выделяется вторичный графит:

А 1з-_

При t = 736 °С (4-4) — состав аустенита принимает эвтектоидную концентрацию:

A_s> -^    Э_ф (Ф + С»

Ниже линии P'S'K' (4-4') фазовых превращений при дальнейшем охлаждении сплава I-I не происходит. 3.2. Нагревание сплава П-П. До t = 1600 °С фазовых превращений не происходит. При (1-Г) t = 1600 °С из

графита выделяется жидкость:

г

*-i

Выше точки Г - жидкий сплав Fe и С_ф:

3.3. Правило фаз Гиббса.

C_w = 2-2+1=1 (Фазы: Ж,А)

С₃.4 = 2-2+1=1 (Фазы: A, Qpn )

С44' = 2-3+1=0 (Фазы: А, Ф, С_фп)

4. Структура сплава I-I соответствует углеродистой стали У 10, поэтому свойства

данного сплава таковы:                                                                                                          ......,..„...,

>  модуль упругости Е = 200 000 МПа;

>  плотность р = 7850 кг/м³;

>  предел прочности о_в = 750 МПа;

>  относительное удлинение 8 = 10%;

>  твердость после отжига (770оС) - 1933 МПа;

>  твердость после закалки HRC - не менее 63 единицы.

Структура сплава П-П соответствует серому чугуну (до 1% углерода находится в химически связанном с железом состоянии, остальная часть углерода находится в виде графита). Такие свойства чугуна как сопротивление разрыву, изгибу, кручению обуславливаются количеством, формой и раз мерами графитных включений (для пластинчатого графита).