Название: Конструкционные материалы: Сборник лабораторных работ «Диаграммы состояния двойных сплавов»(А.Т.Булатова)

Жанр: Авиационные технологии и управление

Просмотров: 1366


1.4. диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и эвтектическим превращением

Компоненты: А и В (К=2), фазы: L - неограниченный жидкий раствор компонентов А и В друг в друге, а - ограниченный твердый раствор компонента В в компоненте А, (3 - ограниченный твердый раствор А в В. Общий вид диаграммы, кривые охлаждения и схемы формирования структур сплавов 1, 2 приведены на рис. 1.2.

На данной диаграмме линия АЕВ - ливидус, линия ADECB - соли-дус, линии DF и CG - линии предельной растворимости компонентов В в А и А в В соответственно. Растворимость компонента В в компоненте А возрастает с повышением температуры от F до D, а растворимость А в В взята постоянной, так что линия CG вертикальна. Линия DEC - линия эвтектического превращения, на которой заканчивается кристаллизация жидкости с образованием эвтектики - измельченной смеси проросших друг в друге кристаллов предельных твердых растворов а и р по реакции:

Ц -> К + РС)Э.

Запись реакции указывает, что жидкий раствор в любой точке этой тит, представленный на рис.3.1. Поскольку все технические сплавы железа с углеродом содержат углерода меньше, чем его в цементите, обычно строят и рассматривают только частную диаграмму железо-цементит, ее обычно и называют диаграммой железо-углерод.

При изучении диаграммы состояния следует различать компоненты, фазы, определения которых даны в учебнике /1/ и структурные составляющие, представляющие собой характерные распознаваемые части структуры, хорошо различимые при микроисследовании сплавов.

В сплавах системы железо-углерод компонентами являются железо и цементит (углерод), фазами: феррит, цементит, графит, аустенит, жидкость; многофазными структурными составляющими - перлит и ледебурит. Сведения о физико-механических свойствах фаз и структурных составляющих имеются в учебниках. Мы приведем только основные сведения о свойствах фаз и структурных составляющих.

Железо является типичным металлом и занимает 26-ю клетку в периодической системе Менделеева. Железо характеризуется незначительной прочностью (0^=200-250 МПа) и хорошей пластичностью (6=50-60\%). Плотность железа - 7800 кг/м3, Тпл.=1539°С. Железо может существовать в двух модификациях: до 911 и от 1392 °С?до температуры плавления железо имеет решетку ОЦК (a-железо), а в интервале температур от 911 °С до 1392 °С - решетку ГЦК (^-железо). Температура Кюри для железа - 768 °С. Цементит - химическое соединение, соответствующее формуле Fe3C. Цементит характеризуется высокой твердостью (НВ 8000) и чрезвычайно низкой пластичностью. Т пл. -1260° С. Температура Кюри -210°С. Цементит является неустойчивым соединением и при определенных условиях распадается с образованием графита. Цементит может присутствовать и как самостоятельная структурная составляющая, и как одна из фаз структурных составляющих типа перлит и ледебурит.

Графит - одна из модификаций углерода, имеющая гексагональную решетку с ионной и ковалентной сильными связями между атомами в плотноупакованных слоях и слабыми, типа полярных, связями между плотноупакованными слоями. Графит характеризуется исчезающе малой прочностью. Плотность графита 2500 кг/м3. Т пл.=3500 °С, (НВ 30).

Феррит - твердый раствор углерода в a-железе. Максимальное содержание углерода в феррите - 0,025\% при 727 'С и 0,1\% при 1499 °С (точки Р и Н на диаграмме железо-углерод). Свойства феррита при-

 

Диаграммы состояния двухкомпонентных систем строятся в координатах состав-температура. По вертикальной оси откладывается температура, по горизонтальной - состав (концентрация) сплавов. Точка А на оси концентраций соответствует 100\%-ному содержанию компонента А, а точка В - 100\%-ному содержанию компонента В. По мере удаления от точки А к точке В увеличивается количество компонента В в сплаве, а от точки В к точке А - содержание компонента А. В каждой точке этой числовой оси суммарное содержание обоих компонентов равно 100\%. Каждая точка на диаграмме показывает состояние сплава данной концентрации при данной температуре, каждая вертикаль соответствует изменению температуры определенного сплава. Изменения фазового состава сплава отмечается критической точкой. Линии, соединяющие точки аналогичных превращений сплавов разной концентрации, разделяют области разных фазовых составов сплавов. Области различных структурных состояний сплавов, если они не совпадают с фазовыми состояниями, отделяются пунктирными линиями.