Задание по работе. 1 Начертить заданную диаграмму состояния (рисунок 6.2, а-ц)

1 Начертить заданную диаграмму состояния (рисунок 6.2, а-ц).

2 Дать буквенные обозначения всем линиям диаграммы.

3 Сделать фазовый анализ всех областей и определить количественное соотношение фаз при заданной температуре (температура задается препо­давателем).

4 Описать все изотермические превращения в данной диаграмме.

5 Во всех областях диаграммы указать структуры, образующиеся в сплавах данной системы в состоянии равновесия.

6 Построить кривую охлаждения в координатах « температура – время » с применением правила фаз и для заданной концентрации Х объяснить превращения, происходящие в процессе охлаждения.

7 Определить количественное соотношение структурных составляющих сплава при комнатной температуре (согласно правилу отрезков) и зарисовать структуру.

	а)		б)

г)

в)

Рисунок 6.2 ─ Диаграммы состояния сплавов.

е)

д)

з)

ж)

к)

и)

Продолжение рисунка 6.2

м)

о)

н)

	п)		р)

Продолжение рисунка 6.2

ф)

у)

	х)

ц)

Окончание рисунка 6.2

Лабораторная работа № 7. Определение критических точек стали методом пробных закалок

Цель работы: изучение методики определения критических точек в сплавах (на примере углеродистой стали) методом пробных закалок.

Критическими точками называют температуры фазовых превраще­ний. Так как фазовые превращения сопровождаются тепловым эффектом (выделением или поглощением тепла), скорость охлаждения (нагрева) сплава при их протекании изменяется и на кривых охлаждения (нагрева) появляются горизонтальные участки или изгибы. Критические точки обозначают буквой « A » (франц. – аrret – остановка) с соответствующими индексами (А₁, А₂, А₃). Для фазовых превращений характерен температурный гистерезис, т. е. относительно равновесной температуры при нагреве они протекают с перенагревом, а при охлаждении – с переохлаждением. Если превращения происходят при нагреве в обозначении критической точки добавляется индекс « c », а при охлаждении – индекс « r » (например, Ас₁, Аr₁).

Для сталей характерны следующие критические точки.

А_о – точка Кюри для цементита (217 ^oС).

А₁ – температура превращения П«А (727 ^oС). Геометрическое место точек А₁ образует на диаграмме Fe-Fe₃C (рисунок 7.1) линию РSК.

А₂ – точка Кюри для феррита (768 ^оС).

Рисунок 7.1 – « Стальной » участок диаграммы состояния Fe – Fe₃C

Геометрическим местом точек А₃ для сталей является линия GSE диаграммы Fe-Fe₃C (см. рисунок 7.1). При этом точка Ar₃ соответствует началу выделенияиз аустенита феррита (в доэвтектоидной стали) или цементита (в заэвтектоидной стали), точка Ас₃ – окончанию растворения феррита (доэвтектоидная сталь) или цементита (заэвтектоидная сталь) в аустените. Для заэвтектоидных сталей точка Ас₃ часто обозначается как Ас_m.

Геометрическое место точек А₄ образует на диаграмме Fe-Fe₃C линию NJ, которая показывает при нагреве начало выделения из аустенита феррита, а при охлаждении – окончание растворения феррита в аустените.

Так как критические точки определяют температуру нагрева для различных видов термической обработки, знание их величины имеет большое практическое значение.

Существует несколько методов определения критических точек. Наиболее известными из них являются:

─ дилатометрический, основанный на том, что при изменении фазового состава материала, имеющего место при критических температурах, изменяется его объем;

─ термический, основанный на построении кривых охлаждения (нагревания);

─ структурный, заключающийся в непосредственном изучении про­исходящих в структуре изменений;

─ пробных закалок.

Для определения критических точек А₁ и А₃ в доэвтектоидной стали наиболее простым и доступным является метод пробных закалок.

В данной работе остановимся на методе определения критичес­ких точек путем пробных закалок.

Закалка заключается в нагреве стали до определенной температуры, выдержке при этой температуре с последующим быстрым охлаждением, в процессе которого происходит превращение аустенита в мартенсит. Так как из твердых растворов, которыми являются феррит, аустенит и мартенсит, последний имеет наибольшую твердость, превращение аустенита в мартенсит вызывает резкое повышение этого параметра. Для определения критических точек А₁ и А₃ методом пробных закалок образцы доэвтектоидной стали нагревают до раз­личных температур с интервалом 20 ─ 50 ^оС и закаливают в воде. Мини­мальная температура закалки назначается заведомо ниже предполагаемой критической точки А₁. Если температура нагрева ниже точки А₁, термическая обработка не приводит к фазовым превращениям, и твердость после нее не изменяется. При нагреве несколько выше точки А₁ имеет место превращение перлита в аустенит, который при последующем охлаждении превращается в мартенсит, что приводит к резкому увеличению твердости. Однако в связи с наличием в структуре наряду с мартенситом феррита она максимального значения не достигает. Повышение температуры нагрева в области, ограниченной точками А₁-А₃, приводит к уменьшению в структуре количества феррита и увеличению мартенсита. Твердость при этом непрерывно повышается. После закалки с температуры точки А₃ сталь имеет мартенситную структуру, и твердость достигает максимального значения. Дальнейшее увеличение температуры закалки не приводит к ее существенному изменению.