• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Перетворення в сталі при охолодженні з аустенітного стану

Рис. 7.1 Діаграм рівноваги стану залізовуглецевих сплавів (область кристалізації сталі при охолодженні із аустенітного стану)

На діаграмі стану позначенні фази: Ф -ферит; А-аустеніт; Ц- цементит

Кристалізація сталі евтектоїдного складу

Вихідна структура сталі аустеніт (0,8%С). При охолодженні до t_s структурних змін в сталі не відбувається, аустеніт насичується і залізом і вуглецем.

При t_s А_0,8%С = 100% об'єму. При незначному переохолодження сплаву до температури, що нижчі за евтектоїдну (∆t→0), наприклад до t₅, аустеніт пересичується одночасно і залізом( 8-8 ' ') і вуглецем (8-8 '), і з нього одночасно почнуть виділяться одночасно дві фази: високо вуглецева цементит і багата залізом – ферит.

А_S → Ф_P+Ц_К ( 15 )

де: А_S – аустеніт, що містить 0,8% вуглецю;

Ф_P – ферит, вміст вуглецю в якому 0,024%;

Ц_К - цементит.

Така реакція, коли з твердого розчину в умовах близьких до рівноваги виділяться одночасно 2 фази буде називатися евтектоїдною, а механічна суміш кристалів двох фаз , що утворюється в результаті евтектоїдної реакції має назву – перліт. Причому в одному зерні аустеніт формується велика кількість колоній перліту.

Розпад аустеніту проходить наступним чином. Умовами кристалізації перліту є два основні фактори

- наявність термодинамічного стимулу, за рахунок переохолодження;

- Рис. 7.2 Схема зародження, торцевого і бокового росту

- достатня дифузійна рухливість атомів.

В евтектоїдних сталях перед розпа­дом вуглець дифундує всередині аустеніту і накопичується в певних місцях на межах зерен аустеніту з утворенням зародків цементиту. Ріст зародків цементиту йде за рахунок дифузії вуглецю з прилеглих об'ємів аустеніту; аустеніт збіднюється вуглецем і перетворюється на ферит. Таким чином, пластини цементиту і фериту розміщуються паралельно. Перліт росте з окремих центрів у вигляді колоній (рис.7. 2). Перліт росте з окремих центрів у вигляді колоній (рис. 7.2).

Зарод­ком. При збільшенні товщини цементитної пластини збіднення аустеніту вугле­цем створює умови для зародження зерен, шляхом поліморфного пере­творення, утворення феритних пластин, що межують з цемен-титною (рис.7.2, б, в). При збільшен­ні товщини феритної пластини, яка практично не містить вуглецю, він відтісняється в аустеніт, у результаті чого створюються умови для появи нових цементитних пластин (рис. 7.2, г, д). Таке багатократне змінне зародження пластин фериту і цементиту не є єдиною можливістю бокового росту евтектоїдних колоній.

Крім бокового, проходить торцевий ріст пластин фериту і цементиту (рис.7.2, г, д). Перед торцями пластин фериту і цементиту концентрація вуглецю в аустеніті відповідно підвищена і понижена, тобто існують градієнти концентра­ції перпендикулярно і паралельно фронту перетворення (при рості однієї фази градієнт концентрації тільки перпендикулярний фронту перетворення).

Ріст перлітної колонії контролюється дифузійним перерозподілом вуглецю паралельно фронту перетворення в об'ємі аустеніту і прямо по межі перлітної колонії. Кооперативний ріст двофазної колонії шляхом дифузійного перерозподілу компонентів — найбільш характерна особливість перлітного перетворення. Твердість перліту ~ 170 - 230 НВ.

Кристалізація сталі доевтектоїдного складу

Вихідна структура сплаву – аустеніт.

При охолодженні до температури, що відповідає t₅ аустеніт насичується залізом, але кристалізація не відбувається. А₅ =100% об’єм.

При незначному переохолодженні відносно зазначеної температури відбувається пересичення аустеніту залізом, тому з нього починають виділятися кристали фази збагаченої залізом – фериту. Перші зародки нової фази при рівновагій кристалізації виділяються по границям зерен, або в місцях скопищ дислокацій , де підвищена енергія Гібса в системі. Подальше охолодження до температури t₆ призводить до збільшення ступеню переохолодження, а відтак і до подальшого пересичення аустеніту залізом. результатом буде підвищення кількості феритної складової в структурі. Хімічний склад фаз змінюється згідно лініям GS (для аустеніту) і GP ( для фериту).

Такий ферит, що виділявся відокремлено в інтервалі температур , що обмежені лініями GS та РS називається надлишковим. Кількість фериту надлишкового залежить від вмісту вуглецю в доевтектоїдній сталі і зі зменшенням вуглецю зростає. В сталях, склад яких близький до евтектоїдного ферит надлишковий утворює «рвану» сітку дрібних кристалітів по межі зерен аустеніту. Зниження вмісту вуглецю призводить до виділення рівно вісних зерен, а в сталях з вмістом вуглецю меншим ніж 0,3% аустеніт залишиться частково на межах декількох зерен фериту надлишкового.

При t₆ Ф _{надл. 0,025%С} ~ 6- S; А_0,8% ~ Р-6

Подальше незначне перетворення до температури , що нижча за евтектоїдну, наприклад до t₇ (∆t →0) із аустеніту, по причині його одночасного пересичення і вуглецем (8 - 8’)і залізом (8-8’’), одночасно будуть виділятися і кристали цементиту і кристали фериту, а саме утвориться перліт. Евтектоїдна реакція іде по формулі:

А_S → Ф_P + Ц_К (16)

де: А_S – аустеніт, що містить 0,8% вуглецю;

Ф_P – ферит, вміст вуглецю в якому 0,024%;

Ц_К - цементит.

Структура сталі буде називатися феритно- перлітною. Кількістне співвідношення та хімічний склад будуть наступними.

При t₇ Ф_0,025%С ~ 7-К; Ц_6,67%С ~ Р-7:

Зміна структури доевтектоїдної сталі показана за рис. 7.4

Фотографія мікроструктури доевтектоїдної сталі рис.7.5

Рисунок 7.4 Зміна структури доевтектоїдної сталі:

а- при t_{6 ;} б- при t₇

Рис. 7.5 Фотографія мікроструктури доевтектоїдної сталі 0, 5% С, х250

Кристалізація сталі заевтектоїдного складу

Вихідна структура сталі – аустеніт.

При охолодженні до температури, що відповідає t₁ аустеніт насичується вуглецем, але кристалізація не відбувається. А₁ =100% об’єм.

При незначному переохолодженні відносно зазначеної температури відбувається пересичення аустеніту вуглецем, тому з нього починають виділятися кристали фази збагаченої вуглецем – цементиту. Перші зародки нової фази при рівновагій кристалізації виділяються по границям зерен, де підвищена енергія Гібса в системі. Подальше охолодження до температури t₂ призводить до збільшення ступеню переохолодження, а відтак і до подальшого пересичення аустеніту вуглецем. Результатом буде підвищення кількості цементитної складової в структурі. Хімічний склад фаз змінюється згідно лініям GЕ (для аустеніту) KL ( для цементиту).

Такий цементит, що виділявся відокремлено в інтервалі температур , що обмежені лініями ЕS та РSК називається надлишковим або вторинним . Кількість цементиту надлишкового залежить від вмісту вуглецю в заевтектоїдній сталі і зі збільшенням вуглецю зростає. В сталях, склад яких близький до евтектоїдного цементит надлишковий утворює тонку сітку дрібних кристалітів по межі зерен аустеніту. Збільшення вмісту вуглецю призводить до виділення збільшення кількості цементиту вторинного.

При t₂ Ц _{надл. 6,67%С} ~ 2- S; А_0,8% ~ К-2

Подальше незначне перетворення до температури , що нижча за евтектоїдну, наприклад до t₃ (∆t →0) із аустеніту, по причині його одночасного пересичення і вуглецем (8 - 8’) і залізом (8-8’’), одночасно будуть виділятися і кристали цементиту і кристали фериту, а саме в результаті евтектоїдної реакції утвориться перліт.

А_S → Ф_P + Ц_К (17)

де: А_S – аустеніт, що містить 0,8% вуглецю;

Ф_P – ферит, вміст вуглецю в якому 0,024%;

Ц_К - цементит.

Структура сталі буде називатися цементито - перлітною. Кількістне співвідношення та хімічний склад фаз будуть наступними.

При t₃ Ф_0,025%С ~ 3-К; Ц_6,67%С ~ Р-3:

Зміна структури заевтектоїдної сталі показана за рис. 7.6

Фотографія мікроструктури доевтектоїдної сталі рис.7.7

Рисунок 7.6 Зміна структури доевтектоїдної сталі:

а- при t_{6 ;} б- при t₇

Читайте також:

1. IІI розділ. Аналіз стану маркетингового середовища підприємства
2. Автоматні сталі
3. Адаптивні хвилькові перетворення : Хвилькові пакети.
4. Адміністративно-правове регулювання державної реєстрації актів цивільного стану, державної виконавчої служби, нотаріату та адвокатури.
5. Аморфний та кристалічний стан твердої речовини.
6. Аналіз і діагноз стану системи адміністративного управління організації
7. Аналіз і оцінка стану охорони праці
8. Аналіз показників складу, структури й технічного стану основних фондів.
9. Аналіз ризикованості підприємства на основі показників фінансового стану.
10. Аналіз руху грошових коштів у контексті нової фінансової звітності Важливим завданням аналізу фінансового стану підприємства є оцінка руху грошових коштів підприємства.
11. Аналіз стану військової дисципліни
12. Аналіз стану дебіторської заборгованості за термінами її виникнення

Переглядів: 1372