Диаграмма состояния системы железо – цементит. Принцип построения. Компоненты и фазы системы

Страницы работы

13 страниц (Word-файл)

Содержание работы

УЧЕБНЫЙ ЭЛЕМЕНТ

Наименование:     Диаграмма состояния системы железо – цементит. Принцип построения. Компоненты и фазы системы.

Профессиональная область:  Машиностроение

Цели:

Закончив изучение данного учебного элемента, Вы сможете знать:

принцип построения диаграммы состояния системы железо-цементит;

компоненты системы;

фазы системы.

Оборудование, материалы и вспомогательные средства:

Не требуются.

Сопутствующий учебный элемент:

«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.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Методические указания и пособия
Размер файла:
2 Mb
Скачали:
0