потемкин (557029), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Линия РЕК (г = 727'С) называется эвтектоидной, на ней аустенит с концентрацией 0,8% С претерпевает преврашение в перлит — эвтектоидную смесь феррита и цементита: 20 Ге (С) — ~ Ре (С) + Рез (С) (перлит). 0,8% С 0,025% С 6,67% С А Ф Ц Механизм образования эвтектоидной смеси подобен механизму образования эвтектической смеси, но эвтектика образуется из жидкой, а эвтектоид — из твердой фазы.
Сплавы систелгы железо — углерод Они делятся на следующие группы: 1. Техническое железо — концентрация углерода до 0„025%. И. Стали — концентрация углерода от 0,025 до 2,14% (стальной гол диаграммы). Стали подразделяются на: а) доэвтектоидные с концентрацией углерода в них от 0,025 до 0,8%; б) эвтектоидные с концентрацией углерода 0,8% и в) заэвтектоидные с концентрацией углерода более 0,8%. И1. Чугуны: а) доэвтектические с концентрацией углерода менее 4,3%; б) эвтектические с концентрацией углерода 4,3% и в) заэвектнческие с концентрацией углерола более 4,3%. Для определения структур сплавов рассмотрим превращение происходящее в белом чугуне с концентрацией углерода 4% при быстром охлаждении его в процессе литья, прн котором структура сплава соответствует диаграмме состояния.
При охлаждении расплава состава И вЂ” И в точке 1 выпадают кристаллы аустенита, в точке 2 жидкость приобретает концентрацию 4,3% С и превращается в эвтектику — ледебурит, состоящую из аустенита и цементита, причем в момент окончания кристаллизации концентрация углерода в аустените составляет 2,14% и при последующем охлаждении уменьшается (согласно линии Е5), что сопровождается выделением углерода с образованием цементита. В точке 3 концентрация углерода в аустените приобретает значение 0,8% и превращается в перлит. Таким образом, структура белого чугуна состоит из перлита, цементита и ледебурита. Ледебурит ниже 727 представляет собой смесь перлнта и цементита. В ряде случаев расплав чугуна охлаждают очень медленно, и тогда происходит процесс графитизации — разложения цементита. Так, например, при медленном охлаждении чугуна с концент- рацией углерода 3% в интервале температур 1147...727'С происходит разложение цементита по реакции ГезС вЂ” > ЗГе (с) + С.
т аустенят графит При г = 727' аустенит приобретает концентрацию 0,8% и превращается в перлит, на фоне которого расположены включения графита; такой чугун называется серым. При выполнении работы в соответствии с диаграммой состояния проводится построение кривых охлаждения, изучаются фазовые превращения, микроструктуры некоторых сплавов железа с углеродам и устанавливается связь состава и микроструктуры со свойствами сплавов (а,, НВ, б) Для построения кривых охлаждения необходимо использовать правило фаз, изучаемое в лабораторной работе 1 (41). В качестве примера рассмотрим превращения с построением кривых охлаждения для чистого железа (рис.
З,а) и заэвтектоидной стали У!2 (рис. 3,6). При охлаждении расплава чистого железа кристаллизация начинается при г = 1539'С в точке 1 и заканчивается в точке 1'. Превращение происходит при постоянной температуре, так как согласно правилу фаз (С = К вЂ” Ф + 1)С = ! — 2 + 1 = 0 (один компо- нент — железо, две фазы — жидкость и кристаллы Ге ).
В точке 2 при г = !400'С начинается в точке 2' заканчивается первое поли- морфное превращение: Геь — 1 Ге . Перекристаллизация при этом К8 К12 начинается с образования зародышей кристаллов фазы Ге на гра- Т кипах зерен. При этом г = 911'С в точке 3 начинается и в точке 3' заканчивается второе полиморфное превращение Ге, — 1 Ге т а' К11 К8 Правило фаз используют для построения всей кривой охлаждения.
Иногда железо выше точки Кюри с решеткой ОЦК обозначают Ге8, в настоящее время этим обозначением практически не пользуются. Итак, в чистом железе одна критическая точка (точка А) — это температура кристаллизации, а критические точки У и 6 — температуры полиморфных превращений. 22 5ЮИ 5ваО 5МО 5УО 5гР55 55(5О 5555!О ВЮ55 Ерамю, 'в' Юремю, Ч а~ Рис. 3 Кривая охлаждения для стали У12 (1,2% С) представлена на рис. З,о — сплав ! — 1.
При охлаждении расплава в точке 1 начинается и в точке 2 заканчивается процесс кристаллизации аустенита, процесс происходит при переменной ~емпературе: С = 2 — 2 + ! = 1 (два компонента — Ге и С и две Фазы — жидкая и кристаллы аустенита). От точки 2 до точки 3 превращений не происходит (С = 2 — ! + + 1 = 2). При понижении температуры, начиная с точки 3, в связи с уменьшением растворимости углерода в аустените происходит образование ЕезСи (С = 2 — 2+ ! = 1), т.е, температура превращения переменив. В точке 4 в аустените остается 0,8% С и осуществляется эвтектоидное превращение: Ее,(с) — > Ге,(с)+ Ге,С Ф и перлнт аустенит Таблица Область применения НВ*, МПа 8,% о. МПа 0,025 350 30 Сталь 40 0,4 600 13 0,8 750 !О Сталь У8 То же Сталь У! 2 900 4,0 145 0,8 750 !О " Значения НВ впосяься после измерения.
Номер шлнфа Марка сплава Техническое железо Белый чугун Серый перлитный ч тун Содержание С, % Механические свойства Термическая обработка Охлаждение на воздухе Охлаждение вместе с печью Быстрое охлаждение при литье Медленное охлаждение при литье Реле, сердечники, экраны Болты, гайки, шпильки Матрицы, пуансоны, пневмо-инст менты Режущий и мерительный инструменты Практически не применяется Втулки, стаканы насосов, поршневые кольца В момент этого превращения существуют три фазы: аустенит, феррит и цементит (С = 2 — 3 + ! + О) и превращение происходит при постоянной температуре.
Для рассмотрения на шлифах микроструктур сплавов„приведенных в таблице, используют микроскоп МИМ-б с увеличением х 300 раз. Замер твердости производят на твердолзере Роквелла. Фазовый состав, микроструктуру и свойства сплавов при выполнении работы необходимо увязать с содержанием углерода.
Порядок выполнения работы !. Зарисовать диаграмму железо — углерод и дать определение линий: изучить сущность превращений, которые они определяют. 2. Используя правило фаз, нарисовать в соответствии с диаграммой состояния кривые охлаждения. 3, Рассмотреть в микроскоп комплект шлифов и зарисовать их структуру. Обозначить увеличение микроскопа и стрелками указать на структурные составляющие, 4. Измерить твердость прибором Роквелла и внести данные в бланк лабораторной работы. 5.
Построить графическую зависимость влияния содержания углерода на механические свойства и,, б (нз данных таблицы и НВ, полученные при измерении, и обосновать изменение свойств микроструктуры). б. Сделать выводы по работе. Контрольные вопросы !. Что такое диаграмма состояния? 2. В чем сущность явления полиморфизма? Назовите точки полиморфного превращения в железе. 3. Какие виды взаимодействия существуют между углеродом и железом? 4. Назовите области существования твердых растворов углерода в Ге и Ге . 5. Как влияет углерод на температуру полиморфного превращения в железе? 6.
Что такое феррит и аустенит, какова максимальная растворимость в них углерода? , 7. Что такое цементит? 8. Как обозначены линии начала и конца кристаллизации? 25 9. Что такое эвтектика и эвтектоид, в чем их различия и особенности строения? 1О. Как обозначено изменение растворимости углерода в ге„ и ге„ в зависимости от температуры? 11.
Как обозначены эвтектическая и звтектоидная линии? 12. Назовите однофазные и двухфазные структуры и дайте их определение. 13. Объясните превращения в сплаве с момента начала кристаллизации содержащего железа, 0,4% С. 14. Объясните превращения в сплаве с момента начала кристаллизации железа, содержащего 1,2% С. 15. Какова классификация сплавов по диаграмме железо — углерод? 16. Какова концентрация углерода в аустените в момент окончания кристаллизации белого чугуна? !7.
Как влияет содержание углерода на свойства сплавов железа с ним? !8. Используя правило фаз, объясните ход кривых охлаждения для стали У12. 19. В чем отличие условий получения белого и серого чугуна? Работа 3 ('43). ВЛИЯНИЕ ХОЛОДНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ПОСЛЕДУЮЩЕГО НАГРЕВА НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ авьиьию — ~ ~ Р и < аи> влияние пластической деформации (в сочетании с последующим нагревом и без него) на структуру, прочность и пластичность металлов и сплавов, а также связать изменения свойств с формирующейся структурой металла. Основные положения Пластическая деформация приводит к изменению кристаллографической и метмлографической структуры металла.
В структуре прежде всего образуются новые дефекты кристаллического строения: дислокации, вакансии„дислоцированные атомы. Плотность дислокаций с увеличением степени пластической деформации увеличивается с ! Об ... 10" и !Ои... !О'2 !/см2. Накопление дефектов приводит к возрастанию степени искажения кристаллической решетки. Кроме того, при значительных степенях пла- 26 стической деформации происходит дробление зерен и их вытягивание вдоль действия внешнего усилия. Такая структура характеризуется кристаллографической ориентацией зерен в пространстве и называется текстурой деформации.
Текстура деформации делает металл анизотропным. Дробление зерен приводит к увеличению протяженности границ на единицу плошади. Основным механизмом пластической деформации является скольжение дислокаций. Появление в процессе пластической деформации отмеченных изменений в структуре приводит к затруднению скольжения дислокаций. Наблюдается так называемое деформационное упрочнение. Оно связано с увеличением количества барьеров для перемещения дислокаций, наиболее эффективными из которых являются неподвижные (или малоподвижные) дислокации, границы зерен„мелкодисперсные, равномерно распределенные упрочняюшие фазы. К менее эффективным барьерам относятся примеси внедрения, различные структурные образования, когерентные с матрицей, упругие искажения решетки. Для преодоления этих барьеров в процессе дальнейшей деформации требуются все большие усилия (напряжения), то есть материал упрочняется.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
