Оглавление:
Основные структуры
Сплав железа и углерода является основой стали и чугуна, которые называются железными сплавами, и это самые важные конструкционные материалы в технологии.
Структура и свойства сплава во многом зависят от характеристик основных компонентов и аддитивных элементов, а также характера их взаимодействия.
Чистое железо-серебристо-белый металл, тугоплавкий. Температура плавления железа составляет 1539°C. железо имеет 2 полиморфные модификации a и G.
- При температурах ниже 910°C железо имеет объемно-центрированную кубическую решетку. Это изменение называется A-iron. а-железо-это температура до 768°С (точка Кюри) магнитно.
Когда утюг нагрет, тел-центризованная кубическая решетка 910°С поворачивает в сторон-центризованную кубическую решетку, и А-утюг поворачивает в г-утюг. г-железо присутствует при температуре 910-1392°с
Углерод-неметаллический элемент. Температура плавления углерода составляет 3500°С. углерод в природе существует в 2 полиморфных модификациях: Алмаз и графит.
Форма алмаза не найдена в сплаве.
В сплаве свободный углерод-железо углерод находится в форме графита. Кристаллическая структура графита слоистая. Его прочность и пластичность очень низки.
Углерод может растворяться в железе в жидком и твердом состоянии, образуя химические соединения-цементит может находиться в свободной форме в виде графита.
Сплавы железа с углеродом
Железоуглеродистые сплавы могут содержать следующие структурные компоненты:
- Феррит (F) представляет собой твердый раствор, содержащий углерод и другие элементы в iron. It имеет объемно-центрированную кубическую решетку. Растворимость углерода в феррите очень мала, до 0,005% при комнатной температуре. При 727°C, самая высокая растворимость 0,02% феррита очень пластична, мягка и обрабатывается путем приложения давления в холодных условиях.
Аустенит (а) представляет собой твердый раствор углерода и других элементов G-iron. It присутствует только при высоких температурах. максимальная растворимость углерода в г-железе составляет 1147% при температуре 2,14°С и 727 ° с при 0,8%.Эта температура является нижним пределом присутствия аустенита в железоуглеродистом сплаве. Аустенит очень пластичен, но тверже феррита.
Чистое железо
Цементит © представляет собой соединение железа и углерода (fe3c) карбонизированного. Цементит содержит 6,67% углерода. Температура плавления цементита около 1600°С. Он имеет сложную кристаллическую решетку. Железо-самый твердый и хрупкий компонент углеродного сплава. Цементит неустойчив, при определенных условиях реакция Fe3C> 3Fe +С вызывает образование и разложение свободного углерода в виде графита.
Чем больше цементита в железоуглеродистом сплаве, тем выше твердость.
Графит является аллотропным вариантом углерода. Графит мягкий, и его прочность очень низкая. Чугун и графитизированная сталь входят в состав в виде включений различной формы.
Форма графитовых включений влияет на механические и технические свойства сплава.
Перлит (Р) представляет собой механическую смесь феррита и цементита, содержащую 0,8% углерода. Он образуется при перекристаллизации (коллапсе) аустенита при температуре 727°С. этот распад называется эвтектоидным, а перлит-эвтектоидным. Перлит обладает высокой прочностью, твердостью, что повышает механические свойства сплава.
- Редебрит представляет собой механическую смесь аустенита и цементита, содержащую 4,3% углерода. Образуется в результате эвтектического превращения при температуре 1147 ° С. При температуре 727°с аустенит превращается в перлит, а после охлаждения красный брикет превращается в смесь перлита и цементита. Редебрит обладает высокой твердостью и превосходной хрупкостью. Все белое входит в состав чугуна.
Химические соединения
Основные структуры, составляющие железоуглеродистых сплавов:
Феррит представляет собой твердый раствор углерода в α-Fe. При температуре 723°C максимальное содержание углерода составляет 0.02%.It не вытравит если никакие примеси.
Цементит-соединение, содержащее углерод железа fe3c-6,67% карбида углерода. Эвтектика является неотъемлемой частью смеси и самостоятельным структурным компонентом. За счет замещения атомами других металлов может образовываться твердый раствор, который неустойчив и разлагается при термической обработке. Цементит очень твердых(НВ 800) и хрупок.
Аустенит представляет собой твердый раствор углерода в γ-Fe. Атомы углерода вводятся в кристаллическую решетку, и степень насыщения может варьироваться в зависимости от температуры и impurities. It устойчив только при высоких температурах, а стабилен даже при нормальных низких температурах-примеси Mn, Cr. Аустенитная твердость HB 170… 220.
Микроструктура：
- а-гиперэвтектоидная сталь-феррит (светлая область) и перлит (темная область) с увеличением 500X, б-эвтектоидная сталь-перлит (1000′), в-эвтектоидная сталь-зацепляющийся перлит и цементит (200’).）
- Растворимость углерода в феррите снижается с 727% при 0,02°с до 0,005% при комнатной температуре.
Цементит неустойчивое соединение
При содержании углерода 0,8% и температуре 727°с Весь аустенит разлагается и превращается в механическую смесь феррита и цементит-перлита. Сталь, содержащая 0,8% углерода, называется эвтектоидной Стали, содержащей 0.02-0.8% углерода называется по-эвтектоида и 0,8-2.14% углерода-по-эвтектоида.
При температуре, соответствующей линии PSK, аустенит, оставшийся в сплаве системы, разлагается с образованием перлита, механической смеси феррита и цементита. Линия PSK называется линией преобразования перлита.
При температуре, соответствующей линии SE, аустенит насыщается углеродом, а при понижении температуры выделяется избыточный углерод (вторичный) в виде цементита.
- Вертикальный DFKL означает, что химический состав цементита не изменяется. Изменяются только форма и размер кристаллов, что значительно влияет на свойства сплава. Наиболее крупные кристаллы цементита образуются при их выделении из жидкости в процессе первичной кристаллизации.
| Реферат на тему | На заказ | Образец и пример |
| Цементит структурная составляющая железоуглеродистых сплавов | При достижении температуры 727°C (линия PSK) аустенит с восстановленным углеродным эвтектоидным составом (0,8% углерода) превращается в перлит. | После окончательного охлаждения белый чугун перед эвтектикой состоит из перлита, красного Брита (перлит+цементит) и цементита (вторичный).Чем больше углерода в структуре такого чугуна, тем меньше перлита и больше красного Брита. |
Белый чугун с 4,3% углерода, называют эвтектическим. Белый чугун с содержанием углерода 2,14-4,3% называют перегретым, а 4,3-6,67% — перегретым.
