Содержание статьи
    Также по теме

    ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО – УГЛЕРОД

    ДИАГРАММА СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗО – УГЛЕРОД – графическое построение в координатах состав (концентрация примеси или примесей) – температура. Для металлических сплавов наиболее широко применяется бинарная диаграмма железо-углерод, которая схематически изображена на рисунке. При большом количестве примесей диаграммы многомерны, например, при добавлении в сталь одного легирующего элемента соответствующая тройная диаграмма состояния является объемной.

    Диаграмма состояния железо – углерод приведена на рисунке. Линии на диаграмме отделяют области существования различных жидких и твердых фаз. Диаграмма построена по данным экспериментальных исследований структуры железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов) после (или в процессе) медленного нагрева и охлаждения.

          Рис. Схема диаграммы состояния железо-углерод

    Шкала концентрации углерода на диаграмме доведена только до 6,67% С, т.к. сплавы с большей концентрацией углерода не имеют практического применения.

    На диаграмме есть области существования следующих фаз: жидкости (Ж), аустенита (А), цементита (Ц), феррита (Ф).

    Жидкий раствор углерода в железе существует при температурах выше линии АВСD на диаграмме, химическое соединение Fe3C (Ц) цементит соответствует правой области диаграммы и составу 6,67% С, в смеси с другими составляющими цементит может существовать на всем поле диаграммы состояния.

    Аустенит (А) твердый раствор углерода в g-железе может содержать до 1,7%С и существовать при температурах выше 723° С.

    Феррит (Ф) – твердый раствор углерода в a-железе может содержать не более 0,03%С.

    Жидкие фазы (аустенит и феррит) при различных температурах могут содержать различное количество углерода.

    Проводя на диаграмме вертикаль, соответствующую составу исследуемого сплава, можно определить как качественно, так и количественно фазовый состав сплава при различных температурах.

    Превращения при нагреве и охлаждении сталей и чугунов в соответствии с диаграммой состояния можно разделить на безвариантные (нонвариантные), проходящие при постоянной температуре, и одновариантные (моновариантные), происходящие в некотором интервале температур.

    К безвариантным превращениям относятся:

    По линии HJB на диаграмме феррит и жидкость (расплав) переходят в аустенит (перитектическое превращение).

    По линии ECF жидкость превращается жидкости в аустенит и цементит (эвтектическое превращение).

    По линии PSK аустенит превращается в феррит и цементит (эвтектоидное превращение).

    Безвариантные превращения соответствуют горизонтальным линиям на диаграмме состояния.

    Пунктирные горизонтали соответствуют магнитным превращениям в феррите (точка Кюри 770° С, линия МО), когда феррит переходит из ферромагнитного в парамагнитное состояние, и соответствующему переходу в цементите.

    Одновариантные превращения соответствуют областям на диаграмме состояния и разделяются на первичные превращения, в которых одна из фаз является жидкостью, и вторичные превращения в твердом состоянии.

    Т.к. диаграмма состояния соответствует нагреву и охлаждению в равновесных условиях, на ней нет метастабильной фазы – мартенсита, возникающей при быстром охлаждении (закалке) от температур, выше температуры образования аустенита (723° С).

    Выбор режима термической обработки сплавов при научных исследованиях и в технологических процессах основывается на диаграмме состояния железо-углерод.

    Лев Миркин

    Литература

    Зотов О.Г., Кисельников В.В., Кондратьев С.Ю. Физическое металловедение. СПБГТУ, 2001