Составы заданных сплавов указаны в таблице 1 согласно Вашему варианту задания

№ варианта	Содержание углерода в сплаве. %
18	0.5

Сплав с содержанием 0,50 % С относится к доэвтектоидным сталям. Проводим на диаграмме состояния,,Железо-Цементит” линию сплава, соответствующую данному процентному содержанию углерода (0,50%). Точки пересечения с линиями диаграммы обозначаем цифрами.

Выше линии ликвидус (температура выше 1510°С, точка 1 на кривой охлаждения) сплав находится в виде расплава (Жидкости). В равновесии находится только одна фаза – Жидкость. В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы равно

С=k-f + 1 =2-1+ 1=2

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=1 (Жидкость)

При температуре 1510 °С (точка 1) из Жидкости начинает выделятся кристаллы твердой фазы (Феррит).Схема превращения:

Ж®Ф

В интервале температур между точками 1 и 2 в равновесии будет находится две фазы: Жидкость и Феррит. В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы равно 1

С=k-f + 1 =2-2+ 1=1

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=2 (Жидкость и Феррит)

На линии HJB протекает перитектическое превращение, в результате которого образуется твердый раствор углерода в γ-железе, т. е. аустенит. При достижении температуры 1499 °С (точка 2) сплав состоит из высокотемпературного феррита с концентрацией углерода 0,1 % и жидкой фазы с концентрацией углерода 0,51 %. Между этими фазами происходит перитектическая реакция с образованием аустенита состава точки J (0,16 % С). Превращение проходит при постоянной температуре, на кривой охлаждения наблюдается горизонтальный участок (2-2`)

Схема превращения:

Ф_0,1+Ж_0,51®А_0,16

В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы при 1499 °С равно 0

С=k-f + 1 =2-3+ 1=0

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=3 (Жидкость, Феррит и Аустенит)

При охлаждении в интервале температур от 1499 °С (точка 2) до 1440°С (точка 3) в равновесии будут находится две фазы: Жидкость и Аустенит. В процессе кристаллизации состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидус ВС, а Аустенита – по линии солидус IE. Схема превращения:

Жидкость®Аустенит

В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы в указанном интервале температур равно. В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы в указанном интервале температур будет равно

С=k-f + 1 =2-2+ 1=1

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=2 (Жидкость и Аустенит)

Процесс первичной кристаллизации сталей заканчивается по линии AHJE (линия солидус). При температуре 1440°С (точка 3, на кривой охлаждения) происходит полная кристаллизация сплава. Ниже указанной температуры сплав находится в твердом состоянии.

В интервале температур от 1440°С (точка 3) до 790°С (точка 4), сталь имеет однофазную структуру – Аустенит. В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы в указанном интервале температур равно:

С=k-f + 1 =2-1+ 1=2

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=1 (Аустенит)

Начало вторичной кристаллизации происходит на линии GS (точка 4, температура 790°С). Из Аустенита выделяется Феррит. Схема превращения:

Аустенит®Феррит

При температуре 727°С (линия PSK на диаграмме) происходит эвтектоидное превращение. При этом, Аустенит с содержанием углерода 0,8% распадается на эвтектоидную смесь Феррита и Цементита. При эвтектоидном превращении на кривой охлаждения наблюдается горизонтальный участок 5-5`. Схема эвтектоидного превращения:

А_0,8®П(Ф_0,02 + Fe₃C)

При 727°С количество степеней свободы равно:

С=k-f + 1 =2-3+ 1=0

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=3 (Аустенит, Цементит, Феррит)

При охлаждении ниже 727°С из Феррита, в следствии уменьшения растворимости углерода, выделяется Цементит третичный. В структуре сплава Цементит третичный не проявляется. Схема превращения:

Ф®Fe₃C_III

Ниже 727°С (точка 5) количество степеней свободы равно:

С=k-f + 1 =2-2+ 1=1

где k- количество компонентов в сплаве, k=2 (Железо и Цементит)

f-количество фаз, f=2 (Цементит, Феррит)

Таким образом, структура доэвтектоидной углеродистой стали с содержанием 0,50 % С после окончания всех превращений состоит из феррита и перлита.