УЧЕБНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
Наименование: Диаграмма состояния системы железо – цементит. Принцип построения. Компоненты и фазы системы.
Профессиональная область: Машиностроение
Закончив изучение данного учебного элемента, Вы сможете знать:
принцип построения диаграммы состояния системы железо-цементит;
компоненты системы;
фазы системы.
«Строение металлов и сплавов».
Диаграмма состояния системы железо – цементит (Fe – Fe3C) является основой для анализа формирования структуры железоуглеродистых сплавов. Буквенное обозначение точек на диаграмме является общепринятым в России, а также в зарубежной литературе.
 |
Диаграмма состояния показывает фазовые
составляющие железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии, т. е.
полученные в результате очень малых скоростей охлаждения или нагрева.
Диаграмма позволяет определить фазовые составляющие сплавов при любых:
температурах;
концентрациях компонентов.
Железоуглеродистые сплавы состоят из двух компонентов:
железа (Fe);
углерода (C).
Железо (Fe) – металл серебристого цвета, температура плавления железа
1539 °C.
Железо имеет кристаллические решетки:
объемно-центрированную кубическую (ОЦК);
гранецентрированную кубическую (ГЦК).
Железо с решеткой ОЦК существует в двух
температурных интервалах.
При нагреве до 911 °C оно обозначается Fea или a-Fe (альфа-железо). Железо обладает магнитными свойствами до температуры 768 °С, выше 768 °С железо немагнитно. Немагнитное железо с решеткой ОЦК иногда называют b-железо (бетта-железо).
В интервале 1392–1539 °С железо обозначают как d-железо (дельта-железо), которое часто называют высокотемпературным a-железом, потому что его решетка тоже (ОЦК).
Железо с решеткой ГЦК существует в интервале температур 911–1392 °C, обозначается Feg или g-Fe (гамма-железо).
Углерод (С) – неметаллический элемент. Температура плавления углерода
3500 °С.
Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода менее 2,14%, называются сталями.
Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода более 2,14%, называются чугунами.
Концентрация компонентов (состав сплава) в процентах указывается на горизонтальной
оси диаграммы.
Она называется осью концентраций.
 |
Содержание углерода (С) увеличивается от 0 % (в точке Fe) до 6,67 % (в точке Fe3C).
 |
Содержание железа (Fe) в точке (Fe3C) составляет 93,33 % и увеличивается влево до 100 % в точке Fe.
Общее содержание обоих компонентов в любой точке диаграммы равно 100 %,
поэтому на оси концентраций указано содержание только одного компонента – углерода.
Температура (Т) в градусах по шкале Цельсия (°С) указывается на вертикальной оси.
На левой вертикальной оси отмечены точки, соответствующие превращениям в железе:
А – температура кристаллизации железа при охлаждении или плавления его при нагреве;
N – температура превращения d-Fe в g-Fe при охлаждении или g-Fe в d-Fe при нагреве;
G – температура превращения g-Fe в a-Fe при охлаждении или a-Fe в g-Fe при нагреве.
В системе железо – цементит при кристаллизации могут образовываться следующие фазы:
феррит;
аустенит;
цементит.
Феррит (Ф) – твердый раствор внедрения углерода в объемно-центрированной решетке Fea. Феррит обозначается буквой a. Атомы железа располагаются в вершинах и центре куба, а атомы углерода – в промежутках между атомами железа.
Количество атомов углерода в решетке Fea может изменяться.
 |
Феррит под микроскопом имеет вид светлых зерен неправильной, преимущественно округлой, формы с тонкими темными линиями.
Аустенит (А) – твердый раствор внедрения углерода в решетке Feg. Аустенит обозначают буквой g.
 |
Атомы железа в аустените находятся по углам куба и в центре каждой грани, а атомы углерода располагаются в промежутках между атомами железа.
Аустенит под микроскопом имеет вид светлых зерен.
 |
На диаграмме состояния системы однофазные области обозначены точками:
феррита – AHN и GPQ;
аустенита – NIESG.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.