Процесс структурообразования в системе железо углерод

Линия АВСD ликвидус системы, по линии АВ начинается кристаллизация феррита, по линии ВС кристаллизация аустенита, по линии СD кристаллизация первичного цементита.

Линия AhIECF солидус системы.

На участке Ahзаканчивается кристаллизация феррита. Линия AhВ – перетектическое превращение, заключается в том, что жидкость вступает в реакцию с образовавшимися ранее кристаллами феррита и при этом образовывается аустенит.

Линия IE – конец кристаллизации аустенита.

Линия ECF – линия эвтектического превращения, которая заключается в том что жидкость состава точки СЖ_С →кристаллизуется одновременно в две фазы, аустенит состава точки Е и уменьшает цементит первичный. Такая смесь фаз называется ледебурит.

Линия hn – начало полиморфного превращения феррита в аустенит.

Линия JN – окончание превращения полиморфного феррита в аустенит.

Линия GS – начлао полиморфного превращения аустенита в феррит.

Линия GP – конец превращения аустенита в феррит.

Линия ES – начало выделения из аустенита вторичного цементита, превращение обусловлено переменной растворимостью углерода в аустените.

Линия PQ – начало выделения из феррита цементита третичного, превращение обусловлено переменой растворимостью углерода в феррите.

Линия PSK – эвтектоидное превращение, которое заключается в том, что аустенит сплава в точке S распадается на 2 фазы.

Феррит состава точки Р и вторичный цементит – такая смесь фаз называется перлит. Температура при которых происходит структурные и фазовые превращения в сплавах системы железо-углерод называют кристаллическими точками и обозначают

Линия PSR-A₁

GS-A₃

ES-A_m

В.№28 Диаграмма состояния железо-цементит. Классификация сплавов по содержанию углерода. Структуры различных сталей, формирующиеся в соответствии с диаграммой состояния железо-цементит.

Диаграмма состояния железо-углерод

Сплавы железа с углеродом являются основой большой группы конструкционных материалов.

Диаграмма состояния должна распространяться до 100% (С), однако сплавы с содержанием углерода более φ 5 % не используются, и кроме того железо с углеродом образует химическое соединение Fe₃C (карбит железа). При содержании углерода 6,67% соединение называется цементит, поэтому рассматривают диаграмму железо-цементит.

Цементит

Цементит – химическое соединение Fe₃C, полиморфных превращений не испытывает, температура плавления не установлена свыше 1250⁰, при комнатной температуре является слабым феромагнитом, точка Кюри 217⁰.

Цементит очень тверд и прочен, и обладает практически нулевой пластичностью.

Цементит может образовывать твердые растворы замещения, атомы железа могут замещаться атомами других металлов, а атомы углерода атомами других не металлов.

Твердый раствор на базе цементита называется легированным цементитом.

Цементит относительно не устойчивое соединение и при определенных условиях распадается с образованием железа и графита.

В системе железо-углерод могут быть следующие фазы

1 Феррит

2 Аустенит

3 Цементит

4 Жидкая фаза

Феррит

Феррит – твердый раствор, внедрение углерода в альфа-железе, принимает к αFe, переменная растворимость углерода, минимальная при комнатной температуре, точка Q =0,006%, максимальная точка Р = 0,02%

Высокотемпературный феррит имеет максимальную концентрацию в точке Н=0,01%.

По свойствам феррит близок к железу, он мягок, пластичен и магнетик до температуры 768⁰.

Аустенит

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в гамма железо, переменную растворимость углерода имеет. Минимальную точку S=0,8% при температуре 727⁰С.

Линия PSK максимальная в точке Е=2,14% при температуре 1147⁰.

Линия ЕСF характеризуется высокой пластичностью. При растворении в железе других элементов области существования аустенита и феррита могут меняться.

В системе железо-углерод различают цементит первичный, вторичный и третичный. Они не отличаются по составу и свойствам, различны только по образованию.

- цементит первичный – кристаллизует из железной фазу (по линии СD)

- цементит вторичный – выделяется из аустенита, (по линии SE), вследствие переменной растворимости углерода в аустените.

- цементит третичный выделяется из феррита, (по линии PQ), в результате переменой растворимости углерода в феррите.

Эвтектика системы железо углерод – называет ледебурит.

PSK – линия эвтектоидного превращения.

Эвтектоид системы железо-углерод называется перлит. А→Ф+Ц_II