Лекція №19 : Діаграми стану залізо – цементит. Фази у системі.

План

1. Дві системи залізовуглецевих сплавів

2. Цементит

3. Ферит

4. Аустеніт

Діаграма стану «залізо-цементит» наведено фазовий склад і структура сплавів з концентрацією вуглецю від 0 до 6,67%.

Область перитектичного перетворення в районі температури плавлення чистого заліза умовно не показана.

Лінія АСD - лінія ліквідус, лінія початку кристалізації сплавів. Вище цієї лінії всі сплави знаходяться в рідкому стані.

Лінія АECF - лінія солидус, лінія кінця кристалізації сплавів. Нижче цієї лінії всі сплави знаходяться у твердому стані.

Лінії АС і DС показують температури початку кристалізації аустеніту (АС) і первинного цементиту (DС). При виділення з рідкої фази кристалів аустеніту складу рідкої фази буде збагачуватися вуглецем і по мірі зниження температури змінюватися по лінії АС. Склад твердої фази (аустеніту) при цьому буде збагачуватися вуглецем і змінюватися по лінії АЕ. При виділення з рідкої фази кристалів первинного цементиту складу її збіднюватиметься вуглецем і з пониженням температури змінюватися по лінії DС. Склад твердої фази (цементиту) залишається постійним. Кількість вуглецю в цементите - 6,67%.

При досягненні температури 1147°С склад рідкої фази для будь-якого сплаву, розташованого між концентраціями від точки Е (2,14% С) до точки F (6,67% С), що буде відповідати точці З (4,3% С). При цій температурі частина рідкої фази даного складу кристалізується при постійній температурі з утворенням евтектичній механічної суміші, що містить ту ж кількість вуглецю, що і рідина, тобто 4,3%. Ця евтектика називається ледебуритом. Вона складається з аустеніту складу точки Е (2,14% С) і цементиту складу точки F (6,67% С) Ж.ФС « ЛС(АЕ + Fe3C). Лінія ЕСF позначає постійну температуру утворення евтектики ледебуриту і температуру кінця кристалізації сплавів, що містять вуглецю більше 2,14%. Ця лінія називається лінією евтектичного перетворення. Структура сплаву, що містить 4,3% вуглецю, буде складатися тільки з ледебуриту. У сплавах, розташованих лівіше точки С, в надлишку буде знаходитися аустеніт і структура їх після затвердіння буде складатися з первинних кристалів аустеніту і ледебуриту; для сплавів, розташованих правіше точки С в надлишку буде знаходитися цементит, тому структура цих сплавів після затвердіння складається з первинних кристалів цементиту і ледебуриту.

Сплави, розташовані лівіше точки Е, після закінчення процесу кристалізації (область АESG) мають структуру аустеніту.

При подальшому охолодженні затверділих залізовуглецевих сплавів нижче лінії АECF (лінія солидус) відбуваються процеси, пов'язані зі зміною розчинності вуглецю в залізі a і g, а також процеси, які обумовлюються поліморфним перетворенням заліза.

Лінія GS показує температуру початку перетворення аустеніту в ферит. У сплавах, що знаходяться лівіше від точки S, при зниженні температури нижче лінії GS з аустеніту будуть виділятися кристали фериту.

Лінія ЕS являє собою лінію зміни граничної розчинності вуглецю в аустените в залежності від температури. При охолодженні нижче цієї лінії відбувається виділення з аустеніту вторинного цементиту, а при нагріванні на цій лінії закінчується розпад вторинного цементиту і розчинення вуглецю в аустените. Склад аустеніту при зниженні температури буде весь час змінюватися: у сплавах, що знаходяться лівіше від точки S, - збагачуватися вуглецем і змінюватися по лінії GS; в сплавах, що знаходяться правіше точки S, - обедняться вуглецем і змінюватися по лінії ES.