Введение. Научный редактор проф., д-р.техн.наук А.А

О.А. Оленева, О.В. Селиванова, С.В. Беликов

ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ

СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО – УГЛЕРОД

Учебное пособие

Научный редактор проф., д-р.техн.наук А.А. Попов

Екатеринбург

УДК 544.344.016

ББК 22.317

Д44

Рецензенты:

кафедра физики Уральской государственной горно-геологической академии, проф., д-р физ.-мат. наук И.Г. Коршунов

ст. науч. сотрудник института физики металлов УрО РАН канд. техн. наук Н.В. Катаева.

Оленева О.А.

Д44 Диаграмма состояния системы железо – углерод: учебное пособие / О.А. Оленева, О.В. Селиванова, С.В. Беликов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ – УПИ, 2006. 56 с.

ISBN 978-5-321-00977-2

ISBN 5-321-00977-2

Учебное пособие разработано в связи с отсутствием современного пособия по углубленному изучению диаграммы состояния железо – углерод. В учебном пособии подробно разбираются диаграммы состояния систем железо – цементит и железо – графит. Рассмотрены процессы равновесных фазовых превращений в различных сплавах при охлаждении, а также рассмотрены вопросы образования структур. Пособие предназначено для студентов специальностей 150702 – Физика металлов, 150105 – Металловедение и термическая обработка металлов и направления 150600 - Материаловедение, технология материалов и покрытий.

Библиогр.: 3 назв. Рис. 22. Табл. 4.

УДК 544.344.016

ББК 22.317

ISBN 978-5-321-00977-2 © ГОУ ВПО «Уральский государственный

ISBN 5-321-00977-2 технический университет – УПИ», 2006

Оглавление

Введение………………………………………………………………………….….4

1. Компоненты и фазы в системе железо-углерод…………………4

2. Система железо — цементит (Fe — Fе₃С)………………………………8

2.1. Первичная кристаллизация сталей…………………………………………...12

2.2. Вторичная кристаллизация сталей…………………………………………...14

2.3. Превращения в белых чугунах……………………………………………….20

3. Система железо – графит (Fe – C_гр)……………………………………..27

3.1. Чугуны…………………………………………………………………………29

3.2. Процесс графитизации………………………………………………………..32

3.3 Белый чугун……………………………………………………………………37

3.4. Серый чугун……………………………………………………………………38

3.5. Высокопрочный чугун………………………………………………………..39

3.6. Ковкий чугун………………………………………………………………….40

4. Стали……………………………………………………………………………..42

4.1. Влияние углерода……………………………………………………………..42

4.2. Примеси в сталях……………………………………………………………...43

4.3. Легирующие элементы……………………………………………………….46

4.4. Влияние легирующих элементов на фазовые превращения сталей……...48

4.5. Карбиды в легированных сталях…………………………………………….50

4.6. Классификация и маркировка сталей………………………………………..51

Введение

Диаграмма состояния системы железо – углерод является одной из важнейших диаграмм двойных систем, потому что наиболее распространенные в технике сплавы – стали и чугуны – представляют собой сплавы железа с углеродом. В состав сталей и чугунов кроме углерода входят кремний, марганец и другие элементы, но углерод является основным компонентом, оказывающим влияние на структуру и свойства железных сплавов.

Следует отметить, что в учебниках по металловедению разных авторов и разных лет издания, которыми пользуются студенты, координаты некоторых основных точек диаграммы несколько отличаются друг от друга по содержанию углерода и по температуре. Это связано с тем, что в научной литературе периодически появляются сведения об исследовании отдельных участков диаграммы, уточняющие положение точек и линий диаграммы. Однако эти уточнения обычно невелики, не меняют давно установленного общего начертания диаграммы состояния железо – углерод и не вносят каких-либо принципиальных изменений в понимание фазовых превращений в сплавах и их структуры.

Диаграмма железо – углерод должна распространяться от железа до углерода. Железо образует с углеродом химическое соединение: цементит – Fe₃C. Каждое устойчивое химическое соединение можно рассматривать как компонент, а диаграмму – по частям. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 5 %, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до химического соединения цементита, содержащего 6,67 % углерода.