Железо диаграмма: Диаграмма состояния “железо – углерод”

alexxlab | 05.04.1972 | 0 | Разное

Содержание

Диаграмма состояния "железо - углерод"

Диаграмма состояния железо-углерод (цементит) - это графическое отображение фазового состава и структуры сплавов в зависимости от концентрации углерода и температуры

 

Содержание

Компоненты в системе "железо-углерод"


Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит:

Железо

Железо – d-переходный металл серебристо-светлого цвета. Температура плавления – 1539° С. Удельный вес равен 7,86 г/см3. Наиболее существенной особенностью железа является его полиморфизм. В твердом состоянии железо может находиться в двух модификациях - α и γ. Полиморфные превращения происходят при температурах 911° С и 1392° С. При температуре ниже 911° С и выше 1392° С существует Feα (или α-Fе) с объемно-центрированной кубической решеткой. В интервале температур 911…1392° С устойчивым является Feγ (или γ-Fе) с гранецентрированной кубической решеткой. При превращении α→γ наблюдается уменьшение объема, так как решетка γ-Fе имеет более плотную упаковку атомов, чем решетка α-Fе. При охлаждении во время превращения γ→α наблюдается увеличение объема. В интервале температур 1392…1539° С высокотемпературное Feα называют Feδ. Высокотемпературная модификация Feα не представляет собой новой аллотропической формы.

При температуре ниже 768° С железо ферромагнитно, а выше – парамагнитно. Точку 768° С, соответствующую магнитному превращению, т.е. переходу из ферромагнитного состояния в парамагнитное называют точкой Кюри. Модификация Feγ парамагнитна.

Железо технической чистоты обладает невысокой твердостью (80 НВ) и прочностью (временное сопротивление – σв=250 МПа, предел текучести – σт=120 МПа) и высокими характеристиками пластичности (относительное удлинение – δ=50 %, а относительное сужение – ψ=80 %). Свойства могут изменяться в некоторых пределах в зависимости от величины зерна. Железо характеризуется высоким модулем упругости, наличие которого проявляется и в сплавах на его основе, обеспечивая высокую жесткость деталей из этих сплавов.

Железо со многими элементами образует растворы: с металлами – растворы замещения, с углеродом, азотом и водородом – растворы внедрения.

Углерод

Углерод относится к неметаллам. Обладает полиморфным превращением, в зависимости от условий образования существует в форме графита с гексагональной кристаллической решеткой (температура плавления – 3500° С, плотность – 2,5 г/см3) или в форме алмаза со сложной кубической решеткой с координационным числом равным четырем (температура плавления – 5000° С).

В сплавах железа с углеродом углерод находится в состоянии твердого раствора с железом и в виде химического соединения – цементита (Fe3C), а также в свободном состоянии в виде графита (в серых чугунах).

Цементит

Цементит (Fe3C) – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), содержит 6,67 % углерода. Более точные исследования показали, что цементит может иметь переменную концентрацию углерода. Однако в дальнейшем, при разборе диаграммы состояния, сделаем допущение, что Fе3С имеет постоянный состав. Кристаллическая решетка цементита ромбическая, удельный вес 7,82 г/см3 (очень близок к удельному весу железа). При высоких температурах цементит диссоциирует, поэтому температура его плавления неясна и проставляется ориентировочно – 1260° С. Аллотропических превращений не испытывает. Кристаллическая решетка цементита состоит из ряда октаэдров, оси которых наклонены друг к другу. При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 210° С. Цементит имеет высокую твердость (более 800 НВ, легко царапает стекло), но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность.

Цементит способен образовывать твердые растворы замещения. Атомы углерода могут замещаться атомами неметаллов: например, азотом; атомы железа – металлами: марганцем, хромом, вольфрамом и др. Такой твердый раствор на базе решетки цементита называется легированным цементитом.

Если графит является стабильной фазой, то цементит – это метастабильная фаза. Цементит – соединение неустойчивое и при определенных условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное практическое значение при структурообразовании чугунов.

Фазы в системе "железо-углерод"


В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

Жидкая фаза


Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

Феррит

Феррит (Ф, α)- твердый раствор внедрения углерода в α-железе (от латинского слова ferrum – железо). Различают низкотемпературный феррит с предельной растворимостью углерода 0,02 % при температуре 727° С (точка P) и высокотемпературный δ-феррит (в интервале температур 1392…1539° С) с предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499° С (точка J).

Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 80 - 130 НВ, временное сопротивление – σв=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение - δ=50 %), магнитен до 768° С.

Под микроскопом феррит выглядит как светлые полиэдрические зерна. В сталях может существовать в виде сетки (разной толщины, в зависимости от содержания углерода), зерен (малоуглеродистые стали), пластин или игл (видманштетт).

Аустенит в сталях

Аустенит (А, γ) – твердый раствор внедрения углерода в γ–железо (по имени английского ученого  Р. Аустена). Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки. Предельная растворимость углерода в γ -железе 2,14 % при температуре 1147° С (точка Е). Аустенит имеет твердость 180 НВ, пластичен (относительное удлинение – δ=40…50 %), парамагнитен. При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования. Под микроскопом выглядит как светлые полиэдрические зерна с двойниками.

Цементит – формы существования

В железоуглеродистых сплавах присутствуют фазы: цементит первичный, цементит вторичный, цементит третичный. Химические и физические свойства этих фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Поскольку углерод в сплавах с железом встречается в виде цементита и графита, существуют две диаграммы состояния, описывающие условия равновесия фаз в системах железо - цементит и железо - графит. Первая диаграмма (Fе — Fе3С) называется цементитной (метастабильная), вторая (Fе - С) - графитной (стабильная). Оба варианта диаграммы приводятся вместе в одной системе координат: температура - содержание углерода. Диаграмма состояния системы железо - углерод построена по результатам многочисленных исследований, проведенных учеными ряда стран. Особое место среди них занимают работы Д.К. Чернова. Он открыл существование критических точек в стали, определил их зависимость от содержания углерода, заложил основы для построения диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов в ее нижней, наиболее важной части.

Буквенное обозначение узловых точек в диаграмме является общепринятым как в России, так и за рубежом.

Диаграмма состояния железо-углерод

Имеющиеся во всех областях диаграммы фазы видны на рисунке. Значение всех линий указано в таблице.

Ликвидус по всей диаграмме проходит по линиям АВ, ВС, СD; солидус - по линиям АН, НJ, JЕ, ЕСF. Сплавы железа с углеродом обычно делят на стали и чугуны. Условной границей для такого деления является 2,14 % С (точка E). Сплавы, содержащие углерода менее 2,14 %, относятся к сталям, более 2,14 % - к чугунам.

Температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит, т.е. критические точки, имеют условные обозначения. Обозначаются буквой А. В зависимости от того, при нагреве или при охлаждении определяется критическая точка, к букве А добавляется индекс с (от слова chauffage – нагрев) при нагреве и индекс r (от слова refroidissement – охлаждение) при охлаждении с оставлением цифры, характеризующей данное превращение.

Таким образом, например, нагрев доэвтектоидной стали выше соответствующей точки на линии GS обозначается как нагрев выше точки АС3. При охлаждении же этой стали первое превращение должно быть обозначено как Аr3, второе (на линии РSК) - как Аr1.

Другие структурные составляющие в системе "железо-углерод"


Кроме компонентов и фаз в системе сплавов "железо-углерод" присутствуют другие структурные составляющие - перлит и ледебурит

Перлит

Перлит - эвтектоид, механическая смесь феррита и цементита, полученная в результате распада аустенита при охлаждении сплавов ниже 727° С. При медленном охлаждении перлит присутствует во всех сплавах с концентрацией углерода от 0,02 до 6,67%. Под микроскопом перлит может выглядеть либо как пластины, либо как зерна - зернистый перлит. Его вид, также как и механические свойства, зависит от скорости охлаждения сплава и вида его термической обработки

Ледебурит в сталях

Ледебурит - эвтектика, механическая смесь аустенита и цементита, выделяющаяся из жидкости при охлаждении сплавов ниже 1147° С. Принципиальное отличие эвтектикой составляющей от эвтектоидной заключается в том, что первая выделяется из жидкости, а вторая из твердого раствора, в случае железоуглеродистых сплавов - из аустенита. Название данная структурная составляющая получила в честь имени немецкого ученого-металлурга Ледебура.

Узловые критические точки диаграммы состояния системы железо-углерод

Узловые критические точки диаграммы железо-углерод

Значение линий диаграммы состояния системы железо-углерод

Значения линий на диаграмме железо-углерод

 

Всякая диаграмма состояния показывает условия равновесного сосуществования фаз во взятой системе компонентов.

Полное физико-химическое равновесие между фазами может быть достигнуто только в специальных лабораторных условиях, а на практике некоторым приближением к этому состоянию может быть случай чрезвычайно медленного охлаждения или нагрева сплава с весьма длительными выдержками во времени при любых искомых температурах.

Сложный эфир уксусной кислоты - https://www.dcpt.ru

Диаграмма состояния системы железо – хром (Fe-Cr) :: Диаграммы сплавов

Диаграмма состояния системы железо – хром (Fe-Cr) :: Диаграммы сплавов

 

Диаграмма состояния в обобщенном виде по данным  приведена на рис.  На кривых ликвидус и солидус при 22 % (ат.) Сr и 1507 °С наблюдается минимум. Хром стабилизирует о. ц. к. модификации железа и образует с этими модификациями непрерывные ряды твердых растворов. Область твердых растворов хрома в г. ц. к. модификации железа сравнительно узкая и простирается до 13,3 % (ат.) Сr. Хром снижает температуру полиморфного α↔γ-превращения железа от 910 до 830 °С при содержании ~7,5 % (ат.). При дальнейшем увеличении содержания хрома эта температура резко возрастает. При содержании в сплавах —50% (ат.) Сr и температуре ~815°С происходит фазовая перекристаллизация α-твердого раствора с образованием так называемой α-фазы. Реакция α ↔ σ  протекает крайне медленно, и необходимы продолжительные выдержки для ее завершения. Фаза σ обладает сложной тетрагональной структурой с 30 атомами в элементарной ячейке и обычно образуется в системах - на основе переходных металлов. Фазы σ, как правило, обладают достаточно широкими областями гомогенности. В системе железо — Хром эта область при 600 °С простирается от 43 до 49 % (ат.) Сr. Периоды решетки σ-фазы а=0,880 нм, с=0,5444 нм и мало изменяются в пределах области гомогенности. Минимум на кривых плавкости отвечает содержанию 21 % (ат.) Сr и температуре 1510°С. При содержании 0,001 % (по массе) С и 0,002 % (по массе) N также при изменении концентрации углерода и азота в указанных пределах несколько смещается в сторону увеличения содержания хрома (на 0,7—0,8 %) положение γ/(α+γ)- и (α+γ)/α-границ двухфазной области, разделяющей γ- и α-твердые растворы.

 

Источники:

  1. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Банных О. А., Будберг П.Б., Алисова С. П. и др. Металлургия, 1986 г.
  2. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. под ред. Шухардина С.В. Наука, 1979 г.
  3. Диаграммы состояния двойных металлических систем ред. Лякишева Н.П.Машиностроение, 1996-2000 г.

Диаграмма состояния сплавов железо-углерод - это... Что такое Диаграмма состояния сплавов железо-углерод?

Диаграмма фазового равновесия (диаграмма состояния) железо-углерод (иногда говорят железо-цементит) — графическое отображение фазового состояния сплавов железа с углеродом в зависимости от их химического состава и температуры.

Железо образует с углеродом химическое соединение Fe3C цементит. Так как на практике применяют металлические сплавы с содержанием углерода до 6,67 %, то рассматриваем часть диаграммы состояния от железа до цементита. Поскольку цементит фаза метастабильная, то и соответствующая диаграмма называется метастабильной (сплошные линии на рисунке). Для серых чугунов и графитизированных сталей необходимо рассматривать стабильную диаграмму железо-графит (Fe-Гр), поскольку именно графит является стабильной фазой. Цементит образуется намного быстрее графита и во многих сталях и белых чугунах может существовать достаточно долго. В серых чугунах графит существует обязательно. На рисунке тонкими пунктирными линиями показаны линии стабильного равновесия (то есть с участием графита), там где они отличаются от линий метастабильного равновесия (с участием цементита), а соответсвующие точки обозначены штрихом. (Отметим, что обозначения фаз и точек на этой диаграмме подчиняются молчаливому международному соглашению.)

Фазы диаграммы железо — цементит

Часть диаграммы состояния сплавов железо-цементит


В системе железо — цементит существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

1. Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

2. Феррит — Твёрдый раствор внедрения углерода в α-железе с ОЦК (объемно-центрированной кубической) решеткой.

Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную — 0,006 % при комнатной температуре (точка Q), максимальную — 0,02 % при температуре 727 °C (точка P). Атомы углерода располагается в центре грани или (что кристаллогеометрически эквивалентно) на середине ребер куба, а также в дефектах решетки.

При температуре выше 1392 °C существует высокотемпературный феррит, с предельной растворимостью углерода около 0,1 % при температуре около 1500 °C (точка I)

Свойства феррита близки к свойствам чистого железа. Он мягок (твердость — 130 НВ) и пластичен, магнитен (при отсуствии углерода) до 770 °C.

3. Аустенит (γ) — твердый раствор внедрения углерода в γ-железе с ГЦК (гране-центрированной кубической) решеткой.

Атомы углерода занимают место в центре гранецентрированной кубической ячейки.

Предельная растворимость углерода в аустените — 2,14 % при температуре 1147 °C (точка Е).

Аустенит имеет твердость 200—250 НВ, пластичен, парамагнитен.

При растворении других элементов в аустените или в феррите изменяются свойства и температурные границы их существования.

4. Цементит (Fe3C) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), со сложной ромбической решеткой, содержит 6,67 % углерода. Он твердый (свыше 1000 HВ), и очень хрупкий. Цементит фаза метастабильная и при длительным нагреве самопроизвольно разлагается с выделением графита.

В железоуглеродистых сплавах цементит как фаза может выделяться при различных условиях:

  •  — цементит первичный (выделяется из жидкости),
  •  — цементит вторичный (выделяется из аустенита),
  •  — цементит третичный (из феррита),
  •  — цементит эвтектический и
  •  — эвтектоидный цементит.

Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (после эвтектоидного превращения они станут зернами перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Эвтектический цементит наблюдается лишь в белых чугунах. Эвтектоидный цементит имеет пластинчатую форму и является составной частью перлита.

Цементит может при специальном сфероидизируюшем отжиге или закалке с высоким отпуском выделяться в виде мелких сфероидов.

Влияние на механические свойства сплавов оказывает форма, размер, количество и расположение включений цементита, что позволяет на практике для каждого конкретного применения сплава добиваться оптимального сочетания твердости, прочности, стойкости к хрупкому разрушению и т. п.

5. Графит — фаза состоящая только из углерода со слоистой гексагональной решеткой. Плотность графита (2,3) много меньше плотности всех остальных фаз (около 7,5 — 7,8) и это затрудняет и замедляет его образование, что и приводит к выделению цементита при более быстром охлаждении. Образование графита уменьшает усадку при кристаллизации, графит выполняет роль смазки при трении, уменьшая износ, способствует рассеянию энергии вибраций.

Графит имеет форму крупных крабовидных (изогнутых пластинчатых) включений (обычный серый чугун) или сфероидов (высокопрочный чугун).

Графит обязательно присутствует в серых чугунах и их разновидности — высокопрочных чугунах. Графит присутствует также и некоторых марках стали — в графитизированных сталях.

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.

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

Проверь себя!
Ответь на вопросы викторины «Неизвестные подробности»

Какой музыкальный инструмент не может звучать в закрытом помещении?

Диаграмма состояния сплавов железо-углерод: структуры, кривые охлаждения

Современную промышленность сложно представить без использования различного вида металлических сплавов, в том числе и стальных. Разработкой их составов занимаются ученые – металлурги в разных странах, но для прогнозирования свойств будущих сплавов, большая часть специалистов руководствуется диаграммой железо – углерод. Она дает четкое представление о том, как устроено большинство стальных сплавов и чугунов.

Диаграмма состояния

Диаграмма содержит в себе некоторое количество линий и критичных точек, обозначающих состояние расплава при определенном нагреве.

Классификация железоуглеродистых сплавов

Различные комбинации этих элементов приводят к получению большого количества сплавов, которые можно разделить на три большие группы:

  1. Техническое железо.
  2. Стали.
  3. Чугуны.

Техническое железо

К техническому железу относят материалы, в которых содержится менее 0,02% углерода. К сталям относят, материалы, в которых углерод находится в пределах от 0,02 до 2,14%. И в группу чугунов входят материалы, количество углерода в которых превышает 2,14%.

Компоненты в системе железо углерод

Аустенит

Атомы размещается в гранецентрированной ячейке. Твердость аустенита имеет  твердость 200 … 250 единиц по Бринеллю. Кроме того у него хорошая пластичность и он отличается парамагнитностью.

Железо

Железо – это материал, относящийся к металлам. Его натуральный цвет – серебристо-серый. В чистом виде он очень пластичен. Его удельный вес составляет 7,86 г/куб. см. Температура плавления составляет 1539 °C. На практике чаще всего применяют техническое железо, в составе которого присутствуют следующие примеси – марганец, кремний и многие другие. Массовая доля примесей не превышает 0,1%.

Железо

У железа есть такое свойство как полиформизм. То есть, при одном и том же химическом составе, это вещество может иметь разную структуру кристаллической решетки и соответственно разные свойства. Модификации железа называют соответственно – Б, Г, Д. Все эти модификации существуют при разных условиях. Например, тип Б, может существовать только при температуре 911 °С. Тип Г может существовать в диапазоне от 911 до 1392 °С. Тип Д существует в диапазоне от 1392 до 1539 °С.

Каждый из типов обладает своей формой кристаллической решеткой, например, у типа Б решетка представляет собой куб, решетка типа Г имеет гранецентрированную кубическую форму. Решетка типа Д, имеет форму объемно центрированного куба.

Еще одно свойство состоит в том, что при температуре ниже 768 железо ферримагнитно, а при ее повышении это свойство теряется.

Точки полиморфной и магнитной трансформации называют критическими. На таблице они обозначены следующим образом – А2, А3, А4. Цифровые индексы показывают тип трансформации. Для более полного различия превращения железа из одного вида в другой к обозначению добавляют индексы с и r. Первый говорит о нагреве, второй об охлаждении.

Полиморфные модификации железа

При высоких параметрах пластичности, железо не обладает высокой твердостью, по шкале Бринелля она равна 80 единиц.

Железо имеет  возможность образовывать твердые растворы. Их можно разделить на две группы – раствор замещения и внедрения. Первые состоят их железа и других металлов, вторые из железа и углерода, водорода и азота.

Углерод

Другой компонент системы – углерод. Это – неметалл и он обладает тремя модификациями в виде алмаза, графита и угля. Он плавится при 3500 °С.

Аллотропные модификации углерода

В сплаве железа, этот элемент находится в виде твердого раствора, его называют цементит или в виде графита. В таком виде он присутствует в сером чугуне. Графит, не отличается ни пластичностью, ни прочностью.

Цементит

Доля углерода составляет 6,67%.  Он обладает высокой твердостью – 800 НВ, но при этом у него отсутствует пластичность. Полиморфными свойствами не обладает.

Он обладает следующим свойством – при формировании раствора замещения, углерод может быть заменен на атомы других веществ, например, на хром или никель. Такой раствор получил название легированного раствора.

Цементит

Он не обладает устойчивостью, при наличии некоторых условий он может разлагаться, при этом происходит трансформация углерода в графит. Это свойство нашло применение при образовании чугунов.

Кстати, в жидком состоянии, железо может растворять в себе примеси, при этом образуя, однородная масса.

Феррит

Так называют твердый раствор, при котором происходит внедрение углерода в железо.

Он растворяется с определенной переменностью, при нормальной (комнатной) температуре объем углерода лежит в пределах 0,006%, при 727 °С, то концентрация углерода составит 0,02%. По достижении 1392 °С образуется феррит.

Феррит

Содержание углерода составит 0,1%.  Его атомы размещаются в дефектных узлах решетки.

Феррит по своим параметрам близок к железу.

Аустенит в сталях

Наличие аустенита в стальных сплавах придает им определенные свойства. Детали и узлы, произведенные из подобных сталей, предназначаются для работы в средах, содержащие агрессивные компоненты, например, на предприятиях, перерабатывающих разные кислоты.

Стали этого класса отличаются высоким уровнем легирования, во время кристаллизации формируется гранецентрированная решетка. Такая структура не подвержена изменению даже под воздействием глубокого холода.

Стали этого типа можно разделить на два типа отличающиеся друг от друга составом. В первых, содержатся такие вещества как железо, никель, хром. При этом общее количество добавок не может превышать 55%. Ко второй группе относят никелевые и железоникелевые композиции. В никелевых композициях, его содержание превышает 55%.  В железоникелевых составах соотношение никеля и железа составляет 1:5, а количество никеля начинается от 65%.

Такое количество никеля обеспечивает повышенную пластичность, а хром, в свою очередь обеспечивает высокую коррозионную стойкость и жаропрочность. Применение других легирующих материалов позволяет выплавлять сплавы с уникальными эксплуатационными свойствами. Металлурги, составляя рецептуру сплавов, руководствуются будущим назначением сталей.

Для получения легированный сталей применяют ферритизаторы, которые придают постоянство аустенитам, к таким веществам относят ниобий, кремний и некоторые другие. Кроме них применяют углерод, марганец – их называют аустенизаторами.

Цементит: формы существования

Так называют соединение углерода и железа. Это компонент чугуна и некоторых сталей. В него входит 6,67% углерода.

В его кристалл входит несколько октаэдров, они расположены друг по отношению к другу с некоторым углом. Внутри каждого из них расположен атом углерода. В результате такого построения получается следующая картина – один атом вступает в связь с несколькими атомами железа, а железо в свою очередь связано с тремя атомами этого элемента.

Кристаллическая решетка цементита

У этого вещества имеются  все свойства, которые присущи металлам – электропроводность, своеобразным блеском, высокая теплопроводность. То есть, смесь железа и углерода, ведет себя как металл. Этот материал обладает определенной хрупкостью. Большая часть его свойств определена сложным строением кристаллической решетки.

Этот материал плавится при 1600 градусах Цельсия. Но на этот счет существует несколько мнений, одни исследователи считают, что его температура плавления лежит в диапазоне от 1200 до 1450, другие определяют, что верхний уровень равен 1300 °С.

Первичный цементит

Металлурги разделяют три типа этого вещества – первичный, вторичный, третичный.

Диаграмма железо-цементит

Первичный, получается из жидкости при закалке сплавов, которые содержат в себе 5,5% углерода. Первичный имеет форму в виде крупных пластин.

Вторичный

Этот элемент получается из аустенита при охлаждении последнего. На диаграмме этот процесс этот процесс можно видеть по диаграмме Fe – C. Цементит представлен в виде сетки, размещенной по границам зерен.

Третичный

Этот тип, является производным от феррита. Он имеет форму иголок.

В металлургии существуют и другие формы цементита, например, цементит Стеда и пр.

Другие структурные составляющие в системе железо углерод

Перлит

Перлит – это механическая смесь, которая состоит из феррита и цементита. Ледебурит представляет собой переменный раствор.

Перлит

При температуре от 1130 и до 723 °С в его состав входят аустенит и цементит. При более низких температурах он состоит из аустенит заменяет феррит.

Ледебурит в сталях

Стали, в основании которых лежит ледебурит относят к легированным. В процессе кристаллизации происходит образование ледебурита. На диаграмме состояния железо углерод этот процесс указан в точке Е, которая расположена на линии Fe – Fe3C.

Использование таких элементов, как  хром,  вольфрам и некоторых других, приводят к образованию таких сплавов как Р6М5. Эту сталь и ее аналоги применяют при изготовлении инструментов, например, металлорежущих.

Узловые критические точки диаграммы состояния системы железо углерод

На диаграмме железо углерод отмечено некоторое количество точек, называемых критичными. Каждая точка несет в себе информацию о температуре, долевом содержании углерода и описанием того, что именно происходит  в этом месте.

Всего существует 14 этих критичных точек.

Например, А, говорит о том, что при температуре 1539 °С и при нулевом содержании углерода происходит плавление чистого железа. D говорит о том, что при температуре 1260 возможно плавление Fe3c.

Точки расположены на пересечении линий, размещенных на диаграмме.

Значение линий диаграммы состояния системы железо углерод

Каждая линия, расположенная на диаграмме, так же несет в себе смысловую нагрузку. Например, линия PQ показывает выделение третичного цементита из феррита.

Все расшифровки значений точек и линий всегда есть в приложениях к диаграмме состояния углерод железо.

Основные определения и обозначения диаграммы железо цементит

Железо – металл переходной группы серебристо-серого цвета, с плотностью 7,8 т/м3, температурой плавления 1539 °С. При изменении температуры изменяется строение кристаллической решетки железа (Feδ(C)-1539…1392 °С, Feγ-1392…911 °С, Feα -911…768 °С, Feα- менее 768 °С).
Углерод – неметаллический элемент с плотностью 2,5 т/м3, температурой плавления 2500 °С. Углерод имеет две аллотропические формы: графита и алмаза.
Аустенит (А) — твердый раствор внедрения углерода в γ-железе; предельная растворимость углерода в γ-железе - 2,14% (σв=600 МПа, δ=30%, НВ 1800…2000).
Ледебурит (Л) — структурная составляющая (эвтектика) железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой механическую смесь кристаллов аустенита и цементита, образующихся в сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67% углерода (σв=1000 МПа, δ=1…2%, НВ4 500…5000).
Перлит (П) — структурная составляющая (эвтектоид) железоуглеродистых сплавов, представляющая собой механическую смесь чередующихся пластинок феррита и цементита, образующихся при распаде аустенита во всех сплавах системы с концентрацией углерода более 0,02% при t = 727°С (σв=600 МПа, δ=20%, НВ 2000).
Сталь — железоуглеродистый сплав, содержащий 0,02 - 2,14% углерода. По содержанию углерода и наличию структурных составляющих различают: доэвтектоидные (углерода 0,02 - 0,83%), эвтектоидные (углерода 0,83%), заэвтектоидные (углерода 0,83 - 2,14%) стали.
Феррит (Ф) — твердый раствор внедрения углерода в α-железе. Различают низкотемпературный α-феррит с растворимостью углерода до 0,02 % и высокотемпературный α-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1% (σв=300 МПа, δ=40%, НВ800…1000).
Цементит Fe3C (Ц) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа) с концентрацией углерода 6,67% (σв = 20000 МПа, δ=0%, НВ8000).
Чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14% углерода. По содержанию углерода и наличию структурных составляющих различают чугуны: доэвтектические (углерода 2,14 - 4,3%), эвтектические (углерода 4,3%) и заэвтектические чугуны (углерода 4,3 - 6,67%).
Чугуны белые — чугуны, кристаллизующиеся подобно углеродистым сталям по метастабильной диаграмме состояния Fe - Fe3C (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита; имеет белый блестящий излом).
Основными компонентами сталей и чугунов являются железо и углерод. Углерод может находиться в равновесии с жидкой фазой и с твердыми растворами на основе железа в виде цементита (метастабильное равновесие) или графита (стабильное равновесие) в зависимости от внешних условий. Это обстоятельство определяет два варианта диаграммы состояния «железо — углерод» (рисунок 1). Большее практическое значение имеет метастабильная диаграмма состояния. С помощью этой диаграммы объясняют не только превращения, происходящие в сталях и белых чугунах. Она является основой для выбора оптимальных режимов термообработки железоуглеродистых сплавов.
Наряду с основными компонентами в этих сплавах имеются постоянные технологические примеси, которые могут оказывать существенное влияние на их свойства и формирование структуры.
В системе Fe — Fe3C различают следующие фазы: жидкий раствор, твердые растворы — феррит и аустенит, а также цементит (в том числе первичный, вторичный и третичный).

Рисунок 1 - Диаграмма состояния железо-цементит.

К структурным составляющим в системе Fe — Fe3C, наряду с перечисленными выше фазами, относятся ледебурит и перлит.
Составы и количества фаз в системе «железо-цементит» можно определить с помощью правили отрезков. Правилом отрезков, или правилом рычага, пользуются для определения процентного и весового состава жидкой и твердой фаз или двух различных твердых фаз (количество структурных составляющих и их концентраций). Для этого, например, из точки b (рисунок 2) проводят горизонталь до линий GP и GS. Проекция точки a на ось концентраций показывает содержание углерода в феррите, а содержание точки с — содержание углерода в аустените при определенной температуре. Для определения количественного соотношения аустенита и феррита необходимо составить обратно пропорциональное отношение отрезков: Qф/Qау=bc/ab, где Qф — количество феррита; Qay — количество аустенита для температуры, соответствующей точке b. Пусть в точке b масса всего сплава составляет 100 г, тогда Qф/(100 — Qф)=bc/ab. Подставляя значения отрезков bс и ab, взятые из диаграммы состояния, можно определить количество феррита, а затем и количество аустенита.

Рисунок 2 - Схема применения правила отрезков

Читайте также: Построение кривых охлаждения сплавов Железо-Цементит

Литейные заводы России /

Регион

Вся Россия Адыгея Алтай Башкортостан Бурятия Дагестан Северная Осетия - Алания Кабардино-Балкария Калмыкия Карачаево-Черкесия Карелия Коми Марий Эл Мордовия Саха (Якутия) Ингушетия Татарстан Тыва Удмуртия Хакасия Чечня Чувашия Алтайский край Забайкальский край Камчатский край Краснодарский край Красноярский край Пермский край Приморский край Ставропольский край Хабаровский край Амурская область Архангельская область Астраханская область Белгородская область Брянская область Владимирская область Волгоградская область Вологодская область Воронежская область Ивановская область Иркутская область Калининградская область Калужская область Кемеровская область Кировская область Костромская область Курганская область Курская область Ленинградская область Липецкая область Магаданская область Московская область Мурманская область Нижегородская область Новгородская область Новосибирская область Омская область Оренбургская область Орловская область Пензенская область Псковская область Ростовская область Рязанская область Самарская область Саратовская область Сахалинская область Свердловская область Смоленская область Тамбовская область Тверская область Томская область Тульская область Тюменская область Ульяновская область Челябинская область Ярославская область Москва Санкт-Петербург Еврейская автономная область Ненецкий Ханты-Мансийский Чукотский Ямало-Ненецкий Республика Крым Севастополь

Тип литья

Алюминивое литьё

Стальное литьё

Чугунное литьё

Художественное литьё

Способы литья

Песчаноглинистые смеси (ПГС)

Холоднотвердеющие смеси (ХТС)

Литье по выплавляемым моделям (точное литье)

Кокиль

Литье под давлением

Литье под низким давлением

Литье по газифицируемым моделям

Центробежное литье

Непрерывное литье

Фазовая диаграмма углерода железа

Фазовая диаграмма углерода железа
Железо-углерод - это еще не все фазовая диаграмма, чем связано в магистрали. В частности, есть некоторые номенклатура, которую я избегал в основном тексте, но это важно для понимание других писаний о железе и стали. Итак, начнем с этапа диаграмма, содержащая максимум информации:
Железоуглеродистая фаза Схема
Источник: арабский Интернет сайт
Важное границы (линии), разделяющие фазы, имеют общепринятые сокращения:
  • A 1 : Верхний предел фазовое поле феррит / цементит (горизонтальная линия, проходящая через эвтектоид точка).
  • A 2 : Температура, при которой железо теряет свой магнетизм (так называемая температура Кюри температура ). Обратите внимание, что для чистого железа это все еще находится в фазе а.
  • A 3 : Граница между g аустенит и поле аустенит / феррит.
  • A 4 : Суть в данном случае где a меняется на d в высокие температуры.
  • A CM : Граница между g-аустенит и поле аустенит / цементит.
Зачем кому-то сокращать температура на букву «А»? Что ж, это означает "арест", то, что происходит на склоне дилатометрический или термический кривые, записанные всякий раз, когда фазовые диаграммы были впервые измерены.
Утверждения типа "добавление х понижает A 3 " теперь Очистить.
Круглые вставки дают схему представление о том, какой должна быть структура при составах и температурах указано.
Следующее, что нужно знать, это то, что фазовые диаграммы выше на самом деле не истинная фазовая диаграмма железо-углерод. Я соврал тебе. Некоторые смесь цементита и железа , а не конфигурация, которая позволяет системе достичь полной нирваны. Это будет смесь железа , графита .
Весь цементит формирование - это всего лишь переходная фаза на пути к нирване; он распадется на чистый углерод (графит) и железо в связи время .Однако должное время означает тысячелетия и даже больше в комнате. температура для простой углеродистой стали. Другими словами, цементит очень долгоживущая метастабильная фаза под нормальные условия. Таким образом, имеет смысл использовать его для чего-то, что является , а не истинной фазовой диаграммой для пуристов, но что разумное нормальные люди все равно назовут «фазовой диаграммой».
Мы также имеем право поступать так, потому что «настоящее» железо - Фазовая диаграмма графита выглядит почти так же, как железо - цементит «фазовая диаграмма».Вот доказательство:
Утюг - Фазовая диаграмма углерода по сравнению с
Фазовая диаграмма железоцементита
Означает ли это, что нам не нужно беспокоиться об образовании графита? Да и нет.Как почти всегда, это зависит:
Для простой углеродистая сталь с содержанием углерода менее 2%, не требуется действительно волнуйтесь. Графит никогда не образуется и обычная фазовая диаграмма прекрасно все покрывает.
Для чугуна , с концентрацией углерода до несколько процентов вам нужно беспокоиться. Графит может образовываться в зависимости от условий.
Для легированной стали , обычное дело в наши дни, тебе тоже нужно волноваться.Некоторые легирующие элементы, в частности кремний (Si), но также никель (Ni), способствует образованию графита.

С рамой

Наука о сварке стали

8.4.2 Multiculti в стали

Наука легирования

Диаграммы TTT: 1. Основная идея

10.2.3 Выплавка кованого железа, стали и чугуна

11.5 мечей Wootz; 11.5.1 Победитель ....

11.5.2 Структура по дендритам?

11.5.3 Ковка меча Wootz

11.6.3 Изготовление японского меча - Часть 2

10.5.2 Производство стали до 1870 г.

Уловки кузнецов

Схемы TTT

Чугун; 9.5.1 Общие примечания

6.1.3 Чтение фазовых диаграмм: смешанные фазы и границы

6.2.1 Сливочный или коренастый?

Обзор основных сталей

Сегрегация при комнатной температуре

Конституционное переохлаждение и стабильность интерфейса

10.4.2 Изготовление стали для тиглей по старинке в наше время

© H. Föll (сценарий Iron, Steel и Swords)

Объяснение фазовой диаграммы железо-углерод [с графиками]

Металлы из сплавов могут существовать в разных фазах. Фазы - это физически однородные состояния сплава.Фаза имеет точный химический состав - определенное расположение и связь между атомами.

Эта структура атомов придает разные свойства различным фазам. Мы можем выбрать желаемую фазу и использовать ее в наших приложениях.

Только некоторые специальные сплавы могут существовать в нескольких фазах. Нагрев металла до определенных температур с использованием процедур термообработки приводит к различным фазам. Некоторые специальные сплавы могут существовать более чем в одной фазе при одной и той же температуре.

Что такое фазовые диаграммы?

Фазовые диаграммы - это графические изображения фаз, присутствующих в сплаве при различных условиях температуры, давления или химического состава .

Диаграмма описывает подходящие условия для существования двух или более фаз в равновесии. Например, фазовая диаграмма воды описывает точку (тройную точку), где вода может сосуществовать в трех разных фазах одновременно. Это происходит при температуре чуть выше точки замерзания (0.01 ° C) и 0,006 атм.

Использование диаграмм

Есть четыре основных применения фазовых диаграмм сплава:

  • Разработка новых сплавов на основе требований приложения.
  • Производство этих сплавов.
  • Разработка и контроль соответствующих процедур термообработки для улучшения химических, физических и механических свойств этих новых сплавов.
  • Устранение проблем, возникающих при применении этих новых сплавов, что в конечном итоге улучшает предсказуемость продукта.

Когда дело доходит до разработки сплава, фазовые диаграммы помогли предотвратить чрезмерное проектирование для приложений. Это сокращает затраты и время обработки. Они также помогают разрабатывать альтернативные сплавы или такие же сплавы с альтернативными легирующими элементами. Это может помочь снизить потребность в использовании дефицитных, опасных или дорогих легирующих элементов.

С точки зрения производительности фазовые диаграммы помогают металлургам понять, какие фазы являются термодинамически стабильными, метастабильными или нестабильными в долгосрочной перспективе.Затем можно выбрать соответствующие элементы для легирования, чтобы предотвратить поломку оборудования. Например, материал для выхлопного трубопровода, если он неправильно выбран, может привести к поломке при более высоких температурах.

Срок службы также увеличивается, поскольку фазовые диаграммы показывают нам, как решать такие проблемы, как межкристаллитная коррозия, горячая коррозия и водородное повреждение.

Фазовая диаграмма железо-углерод

Фазовая диаграмма железо-углерод широко используется для понимания различных фаз стали и чугуна.И сталь, и чугун представляют собой смесь железа и углерода. Также оба сплава содержат небольшое количество микроэлементов.

График довольно сложный, но поскольку мы ограничиваем наши исследования Fe3C, мы сосредоточимся только на 6,67 весовых процентах углерода.

Эта фазовая диаграмма железо-углерод нанесена с весовыми концентрациями углерода по оси X и шкалой температур по оси Y.

Объяснение структур кристаллов железа

Углерод в железе является примесью внедрения.Сплав может образовывать гранецентрированную кубическую (ГЦК) решетку или объемноцентрированную кубическую (ОЦК) решетку. Он образует твердый раствор с α, γ и δ фазами железа.

Типы железных сплавов на фазовой диаграмме

Массовая шкала в процентах на оси X фазовой диаграммы железа и углерода изменяется от 0% до 6,67% углерода. При максимальном содержании углерода 0,008% по весу этот металл называют просто железом или чистым железом. Он существует в форме α-феррита при комнатной температуре.

Начиная с 0.От 008% до 2,14% углерода, железоуглеродистый сплав называется сталью. В этом диапазоне существуют различные марки стали, известные как низкоуглеродистая сталь (или мягкая сталь), среднеуглеродистая сталь и высокоуглеродистая сталь.

Когда содержание углерода превышает 2,14%, мы достигаем стадии чугуна. Чугун очень твердый, но его хрупкость сильно ограничивает его области применения и методы формовки.

Границы

На диаграмме A1, A2, A3, A4 и ACM можно увидеть несколько линий.Буква A в их имени означает слово «арест». При повышении или понижении температуры металла на этих границах происходит фазовый переход, когда температура достигает значения на границе.

Обычно при нагревании сплава его температура повышается. Но вдоль этих линий (A1, A2, A3, A4 и ACM) нагрев приводит к перестройке структуры в другую фазу, и, таким образом, температура перестает расти до тех пор, пока фаза полностью не изменится. Это называется термической остановкой, поскольку температура остается постоянной.

Элементы из легированной стали, такие как никель, марганец, хром и молибден, влияют на положение этих границ на фазовой диаграмме. Границы могут сдвигаться в любом направлении в зависимости от используемого элемента. Например, на диаграмме состояния железа и углерода добавление никеля понижает границу A3, а добавление хрома увеличивает ее.

Точка эвтектики

Точка эвтектики - это точка, где встречаются несколько фаз. На диаграмме сплава железо-углерод точка эвтектики находится там, где пересекаются линии A1, A3 и ACM.Образование этих точек случайно.

В этих точках происходят эвтектические реакции, при которых жидкая фаза замерзает и превращается в смесь двух твердых фаз. Это происходит при охлаждении жидкого сплава эвтектического состава до его эвтектической температуры.

Сплавы, образующиеся на этом этапе, известны как эвтектические сплавы. Слева и справа от этой точки сплавы называются заэвтектическими и заэвтектическими сплавами соответственно («гипо» по-гречески означает меньше, а «гипер» означает больше, чем).

Фазовые поля

Границы, пересекающиеся друг с другом, отмечают определенные области на диаграмме Fe3C.

В каждом регионе могут существовать разные фазы или две фазы вместе. На границе происходит фазовый переход. Эти области являются фазовыми полями.

Они указывают фазы, присутствующие для определенного состава и температуры сплава. Давайте узнаем немного о различных фазах сплава железо-углерод.

Различные фазы

α-феррит

α-феррит, существующий при низких температурах и низком содержании углерода, представляет собой твердый раствор углерода в ОЦК Fe.Эта фаза стабильна при комнатной температуре. На графике это можно увидеть как полосу на левом крае с осью Y слева и A2 справа. Эта фаза является магнитной при температуре ниже 768 ° C.

Он имеет максимальное содержание углерода 0,022% и преобразуется в γ-аустенит при 912 ° C, как показано на графике.

γ-аустенит

Эта фаза представляет собой твердый раствор углерода в FCC Fe с максимальной растворимостью 2,14% C. При дальнейшем нагревании он превращается в δ-феррит BCC при 1395 ° C.γ-аустенит нестабилен при температурах ниже эвтектической температуры (727 ° C), если не охлаждается быстро. Эта фаза немагнитная.

δ-феррит

Эта фаза имеет структуру, аналогичную α-ферриту, но существует только при высоких температурах. Фазу можно увидеть в верхнем левом углу графика. Он имеет температуру плавления 1538 ° C.

Fe3C или цементит

Цементит - метастабильная фаза этого сплава с фиксированным составом Fe3C. При комнатной температуре он очень медленно разлагается на железо и углерод (графит).

Это время разложения велико, и оно займет намного больше времени, чем срок службы нанесения при комнатной температуре. Некоторые другие факторы (например, высокие температуры и добавление определенных легирующих элементов) могут влиять на это разложение, поскольку они способствуют образованию графита.

Цементит твердый и хрупкий, что делает его пригодным для упрочнения сталей. Его механические свойства зависят от его микроструктуры, которая зависит от того, как он смешан с ферритом.

Жидкий раствор Fe-C

Обозначен на схеме как «L», его можно увидеть в верхней части диаграммы. Как следует из названия, это жидкий раствор углерода в железе. Поскольку мы знаем, что δ-феррит плавится при 1538 ° C, очевидно, что температура плавления железа снижается с увеличением содержания углерода.

Фазовая диаграмма

- Промышленные металлурги

В металлургии термин фаза используется для обозначения физически однородного состояния вещества, в котором фаза имеет определенный химический состав и особый тип атомных связей и расположения элементов.В сплаве могут одновременно присутствовать две или более разных фаз. На изображениях ниже показаны фазы в сплавах алюминий-медь и железо-углерод.

Al2Cu выделяется в алюминиевой матрице.
© DoITPoMS Библиотека микрофотографий, Univ. Кембриджа

Феррит (белый) и цементит (темный) в стали.

Каждая фаза в сплаве имеет свои собственные отличные физические, механические, электрические и электрохимические свойства.Например, в углеродистой стали феррит является относительно мягкой фазой, а цементит - твердой хрупкой фазой. Когда они присутствуют вместе, прочность сплава намного выше, чем у феррита, а пластичность намного лучше по сравнению с цементитом. Таким образом, сплав с более чем одной фазой можно рассматривать как композиционный материал.

См. Курсы и вебинары по металлургии
Нужна помощь с вашим продуктом?

Фазы, присутствующие в сплаве, зависят от состава сплава и термической обработки, которой этот сплав подвергался.Фазовые диаграммы - это графические изображения фаз, присутствующих в конкретном сплаве, выдерживаемом при определенной температуре. Фазовые диаграммы можно использовать для прогнозирования фазовых изменений, которые произошли в сплаве, который подвергался определенному процессу термообработки. Это важно, потому что свойства металлического компонента зависят от фаз, присутствующих в металле.

Фазовые диаграммы полезны металлургам для выбора сплавов с определенным составом, а также для разработки и управления процедурами термообработки, которые будут обеспечивать определенные свойства.Они также используются для устранения проблем с качеством.

Фазовая диаграмма железо-углерод
Примером обычно используемой фазовой диаграммы является фазовая диаграмма железо-углерод, которая используется для понимания фаз, присутствующих в стали. Количество углерода, присутствующего в сплаве железо-углерод, в процентах по массе, отложено по оси абсцисс, а температура отложена по оси ординат. Каждая область или фазовое поле на фазовой диаграмме указывает фазу или фазы, присутствующие для определенного состава сплава и температуры.Для фазовой диаграммы железо-углерод интересующими фазовыми полями являются поля фаз феррит, цементит, аустенит, феррит + цементит, феррит + аустенит и аустенит + цементит.

Фазовая диаграмма показывает, что сплав железо-углерод с 0,5% углерода, выдерживаемый при 900 ° C, будет состоять из аустенита, и что тот же сплав, выдерживаемый при 650 ° C, будет состоять из феррита и цементита. Кроме того, диаграмма показывает, что когда сплав с 0,78% углерода медленно охлаждается от 900 ° C, он превратится в феррит и цементит примерно при 727 ° C.

Фазовая диаграмма алюминий-медь
Другой часто используемой фазовой диаграммой является фазовая диаграмма алюминий-медь, которая полезна для понимания дисперсионного упрочнения в сплавах Al-Cu. Количество меди, присутствующей в сплаве, отложено по оси абсцисс. Интересующие нас фазовые поля - это фазовые поля Al, θ и Al + θ в левой части. Для дисперсионного упрочнения сплава Al-Cu эта диаграмма состояния показывает минимальную температуру, до которой сплав должен быть нагрет, чтобы вся медь перешла в раствор.На это указывает линия сольвуса на фазовой диаграмме. На максимальное количество меди, которое может способствовать дисперсионному упрочнению, указывает максимальное количество меди (5,45%), которое может перейти в твердый раствор в алюминии.

Условия равновесия
Фазовые диаграммы показывают взаимосвязь между присутствующими фазами, составом сплава и температурой в условиях медленного нагрева или охлаждения. Медленный нагрев или охлаждение позволяет атомам внутри металла перемещаться, так что сплав находится в равновесии.Однако при многих процессах термической обработки металл подвергается быстрому нагреву и охлаждению. В этих условиях возможно отсутствие или наличие фаз по сравнению с тем, что указано на фазовой диаграмме. Следовательно, также важно понимать кинетику фазовых превращений, то есть влияние температуры, времени, скорости охлаждения и скорости нагрева на фазовые изменения в сплаве. Это будет тема другой статьи.

См. Курсы и вебинары по металлургии
Нужна помощь с анализом отказов?

Вы можете узнать больше о том, как читать и использовать фазовые диаграммы, в нескольких наших курсах. Металлургия стали и Металлургия стали Термическая обработка рассказывает о фазовой диаграмме железо-углерод. Металлургия осаждения упрочнения рассказывает о фазовой диаграмме алюминий-медь.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj /Заголовок /Предмет / Автор /Режиссер / Ключевые слова / CreationDate (D: 20210724184202-00'00 ') / ModDate (D: 20141013125313 + 02'00 ') /PTEX.Fullbanner (Это MiKTeX-pdfTeX 2.8,3563 \ (1,40,10 \)) / В ловушке / Ложь >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > ручей 2014-04-29T15: 06: 19 + 02: 00TeX2014-10-13T12: 53: 13 + 02: 002014-10-13T12: 53: 13 + 02: 00Это MiKTeX-pdfTeX 2.8.3563 (1.40.10) MiKTeX pdfTeX-1.40.10Falseapplication / pdfuuid: 575df806-1b8d-485b-b269-e169a6b75a00uuid: a629a9f6-0e8e-4b07-9e3a-dd08a731a1f9 конечный поток эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > эндобдж 37 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > эндобдж 40 0 объект > эндобдж 41 0 объект > эндобдж 42 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 44 0 объект > эндобдж 45 0 объект > эндобдж 46 0 объект > эндобдж 47 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 50 0 объект > эндобдж 51 0 объект > эндобдж 52 0 объект > эндобдж 53 0 объект > эндобдж 54 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 57 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 60 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 62 0 объект > эндобдж 63 0 объект > эндобдж 64 0 объект > эндобдж 65 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 68 0 объект > эндобдж 69 0 объект > эндобдж 70 0 объект > эндобдж 71 0 объект > эндобдж 72 0 объект > эндобдж 73 0 объект > эндобдж 74 0 объект > эндобдж 75 0 объект > эндобдж 76 0 объект > эндобдж 77 0 объект > эндобдж 78 0 объект > эндобдж 79 0 объект > эндобдж 80 0 объект > эндобдж 81 0 объект > эндобдж 82 0 объект > эндобдж 83 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 94 0 объект > эндобдж 95 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 98 0 объект > эндобдж 99 0 объект > эндобдж 100 0 объект > эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 104 0 объект > эндобдж 105 0 объект > эндобдж 106 0 объект > эндобдж 107 0 объект > эндобдж 108 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 110 0 объект > эндобдж 111 0 объект > эндобдж 112 0 объект > эндобдж 113 0 объект > эндобдж 114 0 объект > эндобдж 115 0 объект > эндобдж 116 0 объект > эндобдж 117 0 объект > эндобдж 118 0 объект > эндобдж 119 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageB / ImageI] >> эндобдж 120 0 объект > ручей x ڝ XɎ6 + 周 0dAroA849EdEQ # (y6;% R, s.__Oӗd | ißyv & L`t} 1i] zqo E

Низкотемпературное расширение диаграммы Лерера и фазовой диаграммы железо-азот

  • 1.

    A. Chakraborty, K.R. Маунтфилд, Г. Беллезис, Д.Н.Ламбет и М. Kryder: J. Appl. Phys. , 1996, т. 80. С. 1012–14.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 2.

    S.K. Чен, С. Цзинь, Г.В. Каммлотт, Т. Тифель, Д. Johnson и E.M. Gyorgy: J. Magn.Magn. Матер. , 1992, т. 110. С. 65–72.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 3.

    Б. Виала, М.К. Минор, Я.А. Barnard: J. Appl. Phys. , 1996, т. 80. С. 3941–56.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 4.

    H.A. Wriedt, N.A. Gokcen и R.H. Nafziger: Bull. Фазовые диаграммы сплава , 1987, т. 8. С. 355–77.

    CAS Google Scholar

  • 5.

    E.H. du Marchie van Voorthuysen, B. Feddes, N.G. Чеченин, Д. Иния, А. Вреденберг, Д. Boerma: Phys. Статус Solidi , 2000, т. 177. С. 127–33.

    Артикул Google Scholar

  • 6.

    С. Малинов, А.Дж. Бёттгер, Э. Миттемейер, М. Пекельхаринг, М.А.Дж. Somers: Металл. Матер. Пер. А , 2001, т. 32А, стр. 59–73.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 7.

    Г. Эртль, М. Хубер и Н. Тиле: Z. Naturforsch. , 1979, т. 34A, стр. 30–39.

    CAS Google Scholar

  • 8.

    Н. ДеКристофаро и Р. Каплов: Металл. Пер. , 1977, т. 8А, стр. 425–30.

    CAS Google Scholar

  • 9.

    E.J. Mittemeijer, M. van Rooyen, I. Wierszyłłowski, H.C.F. Розендааль, П.Ф. Colijn: Z. Metallkd., 1983, т. 74. С. 473–83.

    CAS Google Scholar

  • 10.

    П. Фергюсон и К.Х. Джек: Scripta Metall. , 1984, т. 18. С. 1189–94.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 11.

    А.В. Мижирицкий, Д. Boerma: Phys. Ред. , 2001, т. B64, pp. 035410; СРЕДНИЙ. Мижирицкий: канд. Диссертация, Гронингенский университет, Гронинген, Нидерланды, 2000 г.

    Google Scholar

  • 12.

    П. Шааф, К. Иллгнер, М. Нидердренк и К.П. Либ: Сверхтонкие взаимодействия , 1995, т. 95. С. 199–225.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 13.

    Э. Лерер: Z. Elektrochemie , 1930, vol. 36. С. 383–92.

    CAS Google Scholar

  • 14.

    B.J. Kooi, M.A.J. Сомерс и Э. Mittemeijer: Металл. Матер. Пер. А , 1996, т. 27A, pp. 1063–71.

    CAS Google Scholar

  • 15.

    A.M. Вреденберг, К. Перес-Мартин, Дж. Кастер, Д.О. Бурма, Л. де Вит, Ф. В. Сарис, Н. М. ван дер Перс, Т. Х. де Кейсер, Э.Дж. Mittemeijer: J. Mater. Res. , 1992, т. 7. С. 2689–2712.

    CAS Google Scholar

  • 16.

    Л. де Вит, Т. Вебер, И.С. Кастер, Ф.В.Сарис: Phys. Rev. Lett. , 1994, т. 72, стр. 3835–38.

    Артикул Google Scholar

  • 17.

    P. Rochegude, J. Foct: C.R. Acad. Sci. Париж , 1984, т. 298 (14), стр. 583–86.

    CAS Google Scholar

  • 18.

    P. Rochegude, J. Foct: Phys. Статус Solidi , 1985, т. 88, стр.137–42.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 19.

    Х. Танака, С. Нагакура, Ю. Накамура и Ю. Хироцу: Acta. Матер. , 1997, т. 45. С. 1401–10.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 20.

    И. Фолл, Дж .-М.Р. Женин: Сверхтонкие взаимодействия , 1991, т. 69, стр. 521–24.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 21.

    У. Дамен, П. Фергюсон и К.Х. Westmacott: Acta Metall. , 1987, т. 35. С. 1037–46.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 22.

    Дж. Фокт, П. Рочегуде и А. Хендри: Acta Metall. , 1988, т. 36, стр. 501–5.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 23.

    D.K. Иния, В. Арнольдбик, А. Вреденберг, Д. Boerma: Surf.Англ. , 1996, т. 12. С. 326–30.

    CAS Google Scholar

  • 24.

    D.K. Иния, М. Pröpper, W.M. Арнольдбик, А. Вреденберг, Д. Boerma: Appl. Phys. Lett. , 1997, т. 70. С. 1245–47.

    Артикул CAS Google Scholar

  • 25.

    А.В. Мижирицкий, Д. Бурма: J. Vac. Sci. Technol. , 2000, т. 18. С. 1254–58.

    CAS Google Scholar

  • 26.

    B.J. Kooi: доктор философии. Диссертация, 1995 г., Делфтский технический университет, Делфт, Нидерланды.

    Google Scholar

  • 27.

    B.J. Kooi, M.A.J. Сомерс и Э. Mittemeijer: Металл. Матер. Пер. А , 1996, т. 27A, стр. 1055–61.

    CAS Google Scholar

  • 28.

    W.M. Арнольдбик и F.H.P.M. Хабракен: Rep. Progr. Phys. , 1993, т. 56. С. 859–902.

    Артикул Google Scholar

  • 29.

    К. Абико и Я. Имаи: Пер. Jpn. Inst. Встретил. , 1977, т. 18. С. 113–24.

    CAS Google Scholar

  • 30.

    L.J. Dijkstra: Trans. AIME , 1949, т. 185. С. 252–60.

    Google Scholar

  • 31.

    М. Накен и Дж. Рахманн: Arch.Eisenhüttenwes. , 1962, т. 33. С. 131–40.

    CAS Google Scholar

  • 32.

    Ю. Имаи, Т. Масумото и М. Сакамото: Sci. Rep. Res. Inst., Tohoku Univ. , 1968, т. A20, стр. 1–13.

    Google Scholar

  • 33.

    H.U. Aström: Arkiv Fysik , 1954, т. 8 (49). С. 495–502.

    Google Scholar

  • 34.

    A. Burdese: Ann. Чим. , 1959, т. 49. С. 1873–84.

    CAS Google Scholar

  • Система железо-углерод. новые разработки - III. Фазовая диаграмма железо-алмаз

    Реферат

    Путем сравнения активности углерода в пересыщенных жидких сплавах Fe-C и в алмазе при различных температурах построена диаграмма равновесия железо-алмаз при атмосферном давлении. Изучено смещение ликвидуса алмаза при изменении давления.Показано, что при переходе от высокого давления к низкому давлению эвтектика 1 Fe 3 C + Fe 7 C 3 замещается эвтектикой 1 ⇌ Fe 3 C + алмазная эвтектика. При атмосферном давлении купол ликвидуса цементита либо сохраняет слегка открытый максимум (вариант A ), либо перекрывается ликвидусом алмаза, так что максимум цементита становится слегка скрытым и 1 ⇌ Fe 3 C + эвтектическое превращение алмаза заменяется перитектическим превращением 1 + алмаз ⇌ 1 + Fe 3 C (вариант B ).Оба варианта рассчитаны. На основании полученных результатов пересматриваются некоторые косвенные данные о парциальном мольном объеме углерода в жидких сплавах Fe-C.

    Резюме

    Построение ликвидуса на диаманте на диаграмме фазового диаметра давления, оказавшееся в результате сравнения активности карбона на всех жидкостях Fe-C, сюрпризы и различные варианты. Le déplacement du liquidus du diamant sous l'influence de la pression a été étudié.На возвышенности, на берегу моря, в проходе высокой прессы à la pression atmosphérique l'eutectique 1 ⇌ Fe 3 C + Fe 7 C 3 est remplacé par l'eutectique 1 → Fe 3 C + диамант. Avec celà la coupole du liquidus de la cémentite soit conserve un maximum légèrement ouvert (variante A ), on bien elle est recouverte par le liquidus du diamant et alors le maximum devient légerement caché, la transformation eutectique 1 ⇌ Fe 900 C + diamant est transmutée en transform peritectique 1 + diamant ⇌ 1 + Fe 3 C (variante B ).Les deux variantes sont Calculées. Se fondant sur les résultats obtenus specifices donées indirectes sont revisées, например, объем molaire partiel du carbone dans les alliages liquidides Fe-C.

    Zusammenfassung

    Beim Vergleich der Kohlenstoffaktivitäten in den übersättigten flüssigen Fe-C-Legierungen und in Diamant bei verschiedenen Temperaturen wird das Eisen-Diamant Zustandsdiagramm beim Atmosphändruck. Die Verschiebung des Diamantliquidus mit dem Druck wurde untersucht.Eshat sich herausgestellt, daβ mit dem Übergang von hohen zu den niedrigen Drucken das Eutektikum 1 ⇌ Fe 3 C + Fe 3 C 3 durch4das Fe 3 C + Diamant ersetzt wird. Beim Atmosphärendruck behält das Zementitliquidus entweder ein leicht offenes Maximum bei (Variante A ), oder es wird vom Diamantliquidus etwas überlagert, so daβ das Zementitmaximum zum Teil und diewird 9018, 9018, 9018, 9018, 9018, 9018, 9018 + Diamant durch eine peritektische Umwandlung 1 + Diamant ⇌ 1 + Fe 3 C ersetzt wird (Variante B ).Beide Varianten sind durchgerechnet. Auf der Basis der gewonnen Ergebnisse wurden einige indirekte Angaben, die sich auf das partielle Mol-Volumen des Kohlenstoffs in den flüssigen Fe-C-Legierunugen beziehen, revidiert.

    Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

    Полный текст

    Copyright © 1975 Издатель Elsevier Ltd.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *