Твердофазные превращения в белых чугунах и диаграммы состояния сплавов

Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Институт повышения квалификации

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по Металловедению

Выполнил:

ст. гр. ПМГ-А-08з

Мовлян Д.Т.

Алчевск 2009

Кристаллизация и твердофазные превращения в белых чугунах. Структура и свойства белых чугунов

1. Характеристика белых чугунов

Высокоуглеродистые сплавы – белые чугуны, можно разделить на следующие группы:

доэвтеитические – 2,14 – 4,32 % С;

эвтеитические – 4,32 % С;

заэвтеитические – 4,32 – 6,67 % С.

Линии:

АВСD – ликвидус.

AHJECFD – солидус.

Белый чугун – название получил по виду излома, который имеет матово-белый цвет. Имеет в структуре большое количество цементита (I, II, III-ный), степень графитизации равна нулю. Вследствие присутствия цементита белый чугун обладает высокой твердостью, хрупок и практически не поддается обработке резанием, поэтому имеет ограниченное применение (в основном для передела в сталь).

2. Кристаллизация белых чугунов

Сплав I (эвтектический чугун).

В точке 1 сплав находится в равновесном состоянии.

В точке 2 размер фазово-концентрационных флуктуаций увеличивается, сплав насыщается по отношению к аустениту и цементиту.

Линия BC – по ней происходит насыщение жидкости по отношению к аустениту (г-Fe); линия CD – по ней жидкая фаза насыщается по отношению к цементиту (Fe₃ C).

При температуре несколько ниже точки 2, насыщенная жидкая фаза претерпевает эвтектическое превращение:

Ж_С ⇆ А_Е + Ц_F .

Ледебурит

Ледебурит имеет сотовое или пластинчатое строение. Жидкий сплав имеет состав перед самым эвтектическим превращением, соответствующий проекции точки С на ось концентраций.

После эвтектического превращения аустенит имеет состав, соответствующий проекции точки Е на ось концентраций. Цементит имеет состав, соответствующий проекции точки F на ось концентраций.

При охлаждении от точки 2 до точки 3, изменение состава аустенита происходит по линии ES (ограничивающей содержание углерода в аустените от 2,14 до 0,8 % С), в связи с чем, происходит выделение Ц_II , но он сливается с цементитом эвтектическим, поэтому в эвтектике раздельно не записывается.

Состав цементита изменяется по линии FK.

Количество фаз после превращения:

Структура 100% – ледебурит.

Перед температурой точки 3 (перед эвтектоидным превращением) число фаз определится по следующей зависимости:

Отрезок SKпринимаем за коноду (100 %).

Как видим при охлаждении в интервале точек 2 – 3 изменился количественный состав фаз из-за перехода выделившегося по линии ES цементита вторичного в ледебуритный цементит.

При температуре 727^о (линия PSK), аустенит состава точки S(0,81% С) претерпевает перлитное превращение:

А_S ⇄ Ф_Р + Ц_К .

Перлит

т.е. количество перлита после превращения равно количеству аустенита до преращения, т.е. 40,1% (перлит это уже структурная составляющая: П(Ф+Ц)). Количество цементита остается неизменным – Ц = 59,9%.

Таким образом, ниже 727^о ледебурит состоит из перлита и цементита, в то время как выше 727^о С ледебурит состоял из аустенита и цементита. Количество фаз при комнатной температуре (t_комн ):

Строим кривую охлаждения сплава.

Сплав II (белый доэвтектический чугун; содержание углерода – 3%).

Точка 1, аналогично сплаву – I.

Точка 2 – размер и количество фазных и концентрационных флуктуаций возрастает по отношению к аустениту.

Точка 3 – размер фазово-концентрационных флуктуаций достигает критического значения, жидкий сплав пересыщается в отношении аустенита (г-Fe) и начинается кристаллизация.

Точка а – определяет состав жидкого сплава.

При температуре t₃ :

При охлаждении до точки 4, состав Ж (жидкой фазы) меняется по линии бС, а состав А (аустенита) по линии аЕ.

При температуре t₄ (перед эвтектическим превращением) конода ЕС:

–

это первичный аустенит, который выделяется из Ж (жидкой фазы).

.

Жидкость состава т. С одновременно насыщена по отношению к аустениту (г-Fe) и цементиту.

При переохлаждении ниже 1147^о (ЕCF – линия эвтектического превращения); жидкость превратится в ледебурит:

Ж_С ⇆ А_Е + Ц_F .

Ледебурит

т.о. структура сплава сразу после кристаллизации (ниже ECF):

Аустенит + Ледебурит (Л = Ж_С = 39,4%; А = 60,6%).

При охлаждении от температуры точки 4 до точки 5 состав аустенита изменяется по линии ES с выделением Ц_II , следовательно структурный состав сплава в интервале 4–5 будет А+Ц_II +Л, а фазовый состав: А+Ц.

Цементит изменяет состав по линии FK. При температуре точки 5 (линия PSK) аустенит, независимо от того, в какой структурной форме он существует (т.е. является он первичным или входит

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать