Кристаллизация сталей и твердофазные превращения в сталях. Выделение аустенита, феррита, цементита, перлитное превращение

При t4:

Фр =,

Аs = .

Аустенит при этой температуре одновременно насыщен по отношению к ферриту и цементиту, ниже т. 4 из Аустенита в результате эвтектоидного превращения образуется феррито – цементитная смесь:

Аs Фр + Ц ─ эвтектоид,

перлит

т.е. перлита будет столько же, сколько аустенита до превращения – П=АS=35%.

Т.о., структура стали после охлаждения будет: Фр и Перлит (Ф и Ц).

Рисунок 5. Микроструктура доэвтектоидной стали

Сплавы Fe с С содержащие углерод от 0,025 до 0,25% называются ─ малоуглеродистыми.

С = 0,25 0,6% ─ среднеуглеродистые стали;

С = 0,6 0,8% ─ высокоуглеродистые доэвтектоидные.

Подсчитаем количество фазовых составляющих при t5 для сплава с 0,3% С.

т.Q = 0,006% С.

т.L = 6,67% С.

Канода QL ─ 100%:

ФQ = ,

ЦL =.

Структура:

Ф = П =

Перлит чаще имеет пластинчатое строение, т.е. состоит из чередующихся пластинок феррита и цементита. Толщина этих пластинок находится в соотношении 7,3:1. После специальной обработки перлит может иметь зернистое строение.

Сплав III(эвтектоидный состав сплава ─ 0,81% С).

Точка 1 ─ равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

Точка 2 ─ количество и размер фазовых и концентрационных флуктуаций увеличивается.

Точка 3 ─ Аустенит насыщен одновременно по отношению к ферриту и цементиту, и ниже этой температуры (t3 =727ºС), Аустенит распадается с образованием эвтектоидной смеси (Ф+Ц):

AS Ф+Ц

перлит

Т.о., сплав III будет иметь одну структурную составляющую ─ Перлит.

Рисунок 6. Микроструктура эвтектоидной стали

Определим при температуре t4 количественное соотношение фазовых составляющих:

ФQ = ,

ЦL =.

Это постоянное соотношение Ф и Ц в перлите, отсюда и соотношение толщин пластинок раза. (Запомнить!)

Сплав IV(1,4% С ─ заэвтектоидный сплав)

При t1 имеется равновесный набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

При t2 размер и количество фазовых и концентрационных флуктуаций цементита увеличивается.

При охлаждении до t3 размер фазовых и концентрационных флуктуаций становится критическим и происходит выделение Ц из аустенита.

При t3:

Aq = ,

ЦIIp =.

Состав аустенита при охлаждении меняется по линии qS, а цементит имеет постоянный состав т. К.

Температура t4 ─ соответствует линии эвтектоидного равновесия.

Перед t4:

Аs = .

Данный аустенит, имеющий состав точки S при дальнейшем охлаждении превратится в перлит (7270 С):

AS П (Ф+Ц), т.е. AS = П= 89,9%.

ЦII =.

При t5 количественное соотношение фаз составит:

ФQ = ,

ЦL=.

Рисунок 7. Микроструктура заэвтектоидной стали

3. Построение кривой охлаждения

Рисунок 8. Кривая охлаждения малоуглеродистой стали

1–2 2–3 3–4

4–5 5–6 6–7

Рисунок 9. Схема изменения микроструктуры малоуглеродистой стали в процессе кристаллизации и твердофазных превращений

Литература

1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. М., 1972, 1980.

2. Гуляев А.П. Металловедение. М., 1986.

3. Антикайн П.А. Металловедение. М., 1972.

 Скачать реферат