2015-08-12
574
1. Диаграмма стана сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии. Структуры всех областей диаграммы.
Ответ:
Характерной особенностью такой диаграммы является наличие при температурах ниже линии солидуса, то есть для твердого состояния, линии (или линий) ограниченной растворимости. Один из видов такой диаграммы показан на рис.1. На этой диаграмме верхняя линия КСD - линия ликвидуса, которая показывает температуры плавления сплавов; линия КЕСF - линия солидуса, показывает температуры затвердения сплавов. Итак, ниже линии КЕСF все сплавы, которые состоят из компонентов А и В, находятся в твердом состоянии. Линия SE показывает изменение растворимости компонента В в компоненте А при снижении температуры в твердом состоянии. В данному случая со снижением температуры растворимость уменьшается.
| Рисунок 1. Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонен-тов в твердом состоянии |
Итак, если кристаллизуется сплав, состав которого левее точки S, то при любой температуре все количество компонента В находится в твердом растворе. Кристаллизация таких сплавов ничем не отличается от условий кристаллизации для случая неограниченной растворимости, то есть после затвердения и вплоть до полного охлаждения структура таких сплавов состоит из зерен твердого раствора. Другой характер имеет кристаллизация и структура сплавов, состав которых находится правее точки S, то есть за границей растворимости. Рассмотрим для примера процессы, которые происходят при охлаждении, например сплава I - I (рис.1). Выше температуры t1 сплав жидкий. Ниже этой температуры начинается кристаллизация и до температуры t2 образовываются кристаллы твердого раствора B в A (обозначим их α). В точке 2 сплав имеет структуру кристаллов α. От точки 2 до точки 3 происходит охлаждения сплава без изменения его структуры. При температуре t3 сплав I – I пересекает линию предельной растворимости компонента B в A, то есть линию SЕ. Ниже этой температуры (ниже точки 3) растворимость становится все меньше и меньше. Все количество компонента В уже не может находиться в растворе. Часть компонента В выходит из раствора и образовывает отдельные кристаллы компо- нента В, которые называются вторичными (В||). Таким образом, после полного охлаждения сплав имеет структуру, которая состоит из твердого раствора α и вторичных кристаллов компонента В (В||). Процесс выделения вторичных кристаллов из твердого раствора называется вторичной кристаллизацией, в отличие от образования кристаллов в жидком сплаве (первичная кристаллизация). В сплавах, которые лежат по составу правее точки Е, то есть на линии ЕСF, образовывается эвтектика. Особенность этой эвтектики заключается в том, что она является смесью не кристаллов A и В, а кристаллов твердого раствора α и кристаллов компонента В.
|
|
|
|
|
|
2. Основные виды химико-термической обработки изделий. Основные этапы технологических процессов при химико-термической обработке.
Ответ:
Химико-термической обработкой называют процесс, который представляет собой комбинации термического и химического влияния с целью изменения состава, структуры и свойств поверхностного слоя стали, а следовательно и всей детали в целом.
Химико-термическая обработка основана на диффузии, то есть проникновении в сталь атомов разных элементов. Она может происходить только в том случае, если элемент, который диффундирует, образовывает с основным металлом твердый раствор или химическое соединение.
При химико-термической обработке протекают следующие процессы:
· распад молекул во внешней среде и образование атомов, элемента который
диффундирует (диссоциация);
· поглощение атомов поверхностью стали (адсорбция);
· проникновение атомов вглубь стали (диффузия).
Диффузионное насыщение поверхности деталей проводится разными элементами: углеродом, азотом, хромом, алюминием, кремнием и др.
В зависимости от того, каким элементом проводится насыщение, повышается твердость и износоустойчивость поверхности или повышается жаростойкость, коррозийная стойкость и другие свойства.
При проведении любой химико-термической обработки детали нагревают
в среде, которая содержит тот элемент, которым проводится насыщение. Выдержка при нагревании должна быть достаточной для того, чтобы атомы, элемента которыми насыщают поверхность изделия, проникли в сталь (в деталь) на нужную глубину.
Если насыщение проводится углеродом, то такой процесс называют цементацией, если азотом - азотированием, хромом - хромированием, кремнием
- силицированием и т.д.
3. Начертите диаграмму «железо-цементит», укажите структуры во всех ее областях, характерные точки диаграммы, опишите структурные превращения при медленном охлаждении сплава с содержанием углерода 5,2% от температуры плавления до комнатной.
Ответ:
І
I
Рисунок 2. Диаграмма состояния сплавов Железо-цементит
Заэвтектический белый чугун с содержанием 5,2% углерода при охлаждении до температуры ликвидус находится в жидком состоянии. При tл начинается кристаллизация первичного цементита. От tл до tс (1147° С) происходит кристаллизация первичного цементита и чугун состоит из жидкого сплава и первичного цементита. При 1147°С чугун состоит из первичного цементита и жидкого сплава эвтектического состава с содержимым 4,3% углерода, который, кристаллизуясь при этой температуре, образует ледебурит, состоящий из цементита и аустенита с содержанием 2,14% углерода. Ниже превращение претерпевает только ледебурит, в котором аустенит превращается в перлит, а первичный цементит не меняется, то есть от 1147 0С до точки Ar1 внутри ледебурита выделяется вторичный цементит и чугун состоит из ледебурита и первичного цементита. При температуре Ar1 внутри эвтектики аустенит превращается в перлит. Ниже Ar1 чугун состоит из ледебурита и первичного цементита.
Приложение Б
