Характеристика фаз

Рідкий розчин вуглецю в залозі - фаза, що має ближній порядок з перевагою металевого зв'язку. Будова розчину залежить від концентрації вуглецю. При малому його вмісті [0-0,2 % (по масі)] перша координаційна сфера відповідає розмитим ґратам О. Ц.К., в інтервалі 0,2-0,6 % Зі спостерігається перехід до розмитого Г. Ц.К. упакуванню. При змісті вуглецю >2 % (по масі) у рідкому розчині з'являються мікрогрупування атомів вуглецю, величина яких оцінюється в 10-⁸-10-⁹ м. Тенденція до мікрозподілу компонентів – загальна риса чорта більшості сплавів евтектичного типу.

Варто також помітити, що іони вуглецю розпушують структуру рідкого розчину - в'язкість і поверхневий натяг знижуються в міру збільшення концентрації вуглецю.

Тверді розчини вуглецю в поліморфних модифікаціях заліза побудовані за принципом впровадження катіонів С+² у ґрати розчинника.

Твердий розчин вуглецю в α- Fе і δ - Fе називають феритом. Іноді розрізняють високотемпературний δ - ферит і низькотемпературний α- Fе ферит (або просто ферит), хоча їхні атомні структури однакові. Розчинність вуглецю в о. ц. к.ґратці α- Fе ( максимальна 0,025% ) і δ – Fе ( максимальна 0,08% ) досить мала й зв'язана, очевидно, лише з розміщенням вуглецю в дефектних ділянках кристалів розчинника.

Механічні властивості фериту при кімнатній температурі близькі до властивостей чистого заліза: σ_в=250 МПа; σ_т=120 МПа; δ до 50 % і Ψ до 80 %; твердість 80—100 НВ. Магнітні властивості залежать від змісту вуглецю, хоча точка Кюрі практично не змінюється. Ферит має гранульовану зернисту будову (рис. 6.3, а), границі зерен чітко виявляються під мікроскопом після травлення в3 %-ном спиртовому розчині азотної кислоти (стандартний реактив для Fе-C- сплавів).

Твердий розчин вуглецю в γ – Fе називають аустенітом. Максимальна розчинність вуглецю в залозі із ґратами Г. Ц.К. вище, ніж в О. Ц.К., що пояснюється наявністю в упакуванні δ - Fе центральних октаедричних пор, досить великих для розміщення в них іонів вуглецю. Розподіл вуглецю в ґратах аустеніту не є строго статистичним, тому що впровадження в центр кубічного елемента γ - розчину одного іона вуглецю приводить до перерозподілу електронної щільності, що виключає можливість заповнення найближчих октедричних пор. Нерівномірний розподіл вуглецю частково пов'язаний з дефектами атомної структури аустеніту. При спостереженні зернистої структури аустеніту у високотемпературному мікроскопі чітко виявляється її поліедричний характер, наявність двійників і слідів ковзання (мал. Рис. 6.3, б) . Висока пластичність аустеніту, порівняно легкий розвиток деформації шляхом ковзання й двійникування визначаються особливостями будови ґратки цієї фази, значним числом площин в атомній структурі із високою щільністю упакування атомів.

При загальній оцінці механічних властивостей аустеніту звичайно вказують: σ_в~500 -800 МПа й твердість ~170—200НВ. Однак варто мати на увазі сильне деформаційне зміцнення (наклеп) аустеніту при проведенні випробувань, а також зміцнюючий вплив домішок, що стабілізують аустеніт при охолодженні до кімнатної температури.

Ферит (або аустеніт при підвищених температурах) звичайно становить матрицю залізовуглецевих сплавів, у якій розподілені кристали високовуглецевих фаз: графіту або цементиту.

Графіт, що утворюється в залізовуглецевих сплавах, практично мало відрізняється від природного графіту. Розчинність заліза в графіті мізерно мала, що виявляють при аналізі екстрагованих кристалів графіту домішки обумовлені механічним захопленням ділянок феритної (аустенітної) матриці при формуванні кристалів.

Через легку рухливість слабко зв'язаних шарів графіт є найменш міцною фазою залізовуглецевих сплавів. Атомна структура графіту буяє дефектами, утворення, розподіл і взаємодію яких необхідно враховувати при з'ясуванні механізму росту графітних кристалів у залізовуглецевих сплавах.

Рис. 6.4 Просторова кристалічна гратка графіту

Цементит (хімічна сполука Fe₃C). Містить 6.67%С (по масі). Кристалічна складна ( рис 6.5). Поліморфних перетворень не перетерплює.

Цементит сама тверда (>800НВ) фаза залізовуглецевих сплавів .

Цементит може утворювати тверді розчини заміщення (атоми вуглецю заміщуються атомами неметалів, а атоми заліза – атомами інших металів). Такий цементит називають легованим . Цементит - не стійка хімічна сполука і при підвищених температурах розпадається з утворенням графіту і фериту( або аустеніту ).

Рис. 6.5 Просторова кристалічна гратка цементиту (а)

та розміщення в ній атомів вуглецю (б)

Комплексний, характер міжатомної взаємодії в цементиті обумовлює анізотропію властивостей цієї фази, що проявляється при деформації, тепловому розширенні, фазових переходах. Доречно підкреслити подібність у будові графіту й цементиту: в обох фазах атоми усередині шарів ковалентно- зв'язані, а між шарами існують ненаправлені зв'язки. Цементит, як і графіт, має металеву провідність, що забезпечує, колективізацією електронів між шарами.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Характеристика компонентів системи	\|	Діаграма стану залізовуглецевих сплавів.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.007 сек.