Fundamentals
Fier - culoare serebristobelogo de metal. fier pur, care poate fi obținută în prezent, conține 99.999% Fe și 99,8-99,9% Fe note tehnice.
Temperatura de topire fier 1539 ° C
Fierul este cunoscut în două polimorfi # 945; și # 947;. # 945; finta există la temperaturi sub 910 ° C și peste 1392 ° C (fig. 1). Pentru intervalul de temperatură de 1392- 1539 ° C # 945; finta este adesea menționată ca # 948; finta.
Fig. 1. încălzire și răcire Curbele de fier
zăbrele cristal # 945; finta - centrat pe corp rețea cubică cu o perioadă de 0.28606 nm. La o temperatură de 768 ° C # 945; magneto-fier (feromagnetic). Punctul critic (768 ° C), care corespunde unei transformări magnetice, t. E. Trecerea de la o stare feromagnetic la un paramagnetic numit punct Curie și A2 desemnat.
punct critic # 945; - # 947; conversie (Fig. 1), la 910 ° C, respectiv, denote Ac3 (încălzire) și AG3 (când răcire). punct critic # 945; - # 947; Conversia fierului la 1392 ° C desemnează CA4 (încălzire) și AG4 (când răcire).
zăbrele cristal # 947; finta - cub granetsentrirovannyi cu o perioadă de 0.3645 nm la o temperatură de 910 ° C. densitate de fier mai mare decât fierul și este de 8,0-8,1 g / cm3. În conversie # 945; - # 947; Acesta este comprimat. efect de compresie Volumetric este de aproximativ 1%.
Carbonul este un element nemetalic. Carbonul este polimorfă. În condiții normale, este în formă de modificare grafit, dar pot exista de asemenea sub forma unui diamant modificare metastabilă.
Soluție de carbon în fier în stările lichide sau solide și pot fi, de asemenea, sub formă de compuși chimici - cementita și aliaje de carbon ridicat, sub formă de grafit.
In aliajele pot fi formate din următoarele componente structurale: ferita, austenită, cementita, perlită, Ledebur și altele.
Ferite - soluție solidă de carbon și a altor impurități # 945; finta.
Acest fier aproape pur, deoarece solubilitatea carbonului în fier este extrem de mică (0,006. 0,03%). Ferita este rezistent la o temperatură de 911 ° C, are o duritate foarte mică și rezistență, dar ductilitate ridicată atât de bine este deformat în stare rece (poansonat, laminate, întins). Cu cât este mai ferita din aliaje fier-carbon, ductilitatea aliajului.
Austenita - soluție solidă de carbon și a altor impurități # 947; finta. Solubilitatea limită a carbonului în y-fier - 2,14%. Solubilitatea limită a carbonului în fier - 2,14%. O trăsătură caracteristică a austenitei este că poate exista în aliajele de fier-carbon, numai la temperaturi ridicate (1539-727 ° C). ductilitate austenită proporțională cu ferită, dar duritatea sa depășește de aproximativ 2 ori.
Perlit - amestec mecanic de cementită ferită și este împărțit în lamelar și granular în funcție de forma de cristale cementită având plăci de formă sau, respectiv, fie granule fine rotunjite. Acest amestec se numește ev tektoidnoy, deoarece deși este similar cu un eutectic, dar format spre deosebire de cristalizare nu este, și în procesul de descompunere soluție solidă.
Ledebour - amestec eutectic de austenita si cementita. Temperatura de formare a ledeburită 1147 ° C. Acesta poate fi la o temperatură de 727 ° C, sub această temperatură se rupe austenită jos în cementită și perlită.
Componentele structurale din fier și oțel turnat
starea diagramei fier-carbon (Fe-C)
In diagrama de faza de fier-carbon (Fig. 2) prezintă compoziția fazei și structura aliajului la o concentrație de fier pur la cementita (6,67% C).
Fig. 2. Diagrama fier-carbon
conversie diagramă linii definesc structura și proprietățile aliajelor care apar atunci când se modifică temperatura. Fierul se topeste pure și se solidifică la o temperatură constantă de 1539 ° C, toate celelalte aliaje din topitură carbon de fier (solidificarea) și structura de conversie de test într-un anumit interval de temperatură.
Având în vedere aceste transformări Două tipuri se pot distinge: structura de transformare a aliajelor la trecerea de la lichid la solid (cristalizare primară) și conversia la stare solidă (cristalizare secundară).
aliaje Cristalizarea capetele liniei solidus AECF.
modificări în structura aliajelor apar la temperaturi mai scăzute, în stare solidă, adică cristalizarea secundară.
cristalizare secundară din aliaj fier-carbon cu alotropic transformare asociată y-fier într-un fier și se caracterizează prin liniile diagramei GSEF și PSK.
linia GS indică începutul transformării austenitei în ferită, cu toate acestea, în SPG va austenită structura + ferita. Puncte critice situate pe o linie de GS, desemnat AC3 sau sub încălzire sau răcire sub AG3.
line SE arată descrește solubilitatea carbonului în fier, cu scăderea temperaturii. Puncte critice de pe această linie reprezintă Ast. Dacă punctul E, la o temperatură de 1147 ° C, solubilitate maximă de carbon, și atinge 2,14% la punctul S la 727 ° C solubilității carbon este de numai 0,8%. Prin urmare, toate oțelurile în intervalul de concentrații de carbon 0,8. 2.14% din austenita se alocă exces de carbon, care se combină cu fier, forme cementită, numit secundar, iar oțelul are o structură de austenita + secundar cementita.
Punctul S este sfârșitul existenței unui echilibru austenitei numit punctul eutectoid. Aceasta împarte devin tot pe două grupe tipice: stânga punctului S sunt din oțel hipoeutectoide cu structura de ferită + perlit, dreapta - clase hypereutectoid cu structura perlită + secundar cementită. La punctul S oțelul conține 0,8% carbon, și are o structură perlitică de eutectoid numit.
Pentru toate aliajele descompunerii austenitei fier-carbon se termină printr-PSK (727 ° C). Puncte critice situate pe această linie, desemnată prin încălzire și răcire Ac1 Ar1.
Deci, având în vedere transformările din aliaje de fier-carbon din diagrama de stare, putem remarca următoarele caracteristici:
• punctele C și S sunt punctele caracteristice ale transformărilor structurale. Deasupra punctului C este o soluție lichidă, și deasupra punctului S - soluție solidă (austenită);
• converg la punctul C al liniei lichidus AC și CD, respectiv, indicând cristalele care încep alocarea austenită și cementita primar dintr-o soluție lichidă (proces de cristalizare primară); în acest moment, amestecul formează un eutectic mecanic - Ledebur;
• S converg la linia de ramură și ES solidus GS, indicând începutul separării cristalelor de ferită și cementită reciclată din soluția solidă (a doua cristalizare) și formarea unui amestec eutectoid mecanic - perlit.
Să considerăm transformarea structurii oțelului sub influența temperaturii. Toate structurile descrise mai sus din oțel - ferită perlită, perlit și perlit-cementita - reversibil. Astfel, în timpul încălzirii oțeluri hipoeutectoide la o temperatură de peste 727 ° C (punctele critice ale liniei) transformate perlitei la austenită. După încălzire în continuare se dizolvă procesul de ferită și austenită linia de capăt transformare GS (punctul critic). La oțelul eutectoid (0,8% C) perlitice la austenită se transformă în punctul S. Când oțel încălzit perlită hypereutectoid este transformată în austenită la temperatura de 727 ° C (punctele critice ale liniei) și la încălzirea suplimentară, o dizolvare a cementita (secundar) în austenitei, care se termină la linia SE (punctul critic).
În structura oțelului și a proprietăților sale sunt afectate nu numai de încălzire, ci și funcționare, pe care structura de caractere format ca urmare a transformării austenitei de răcire. Cu lentă continuă răcirea austenita se transformă în echilibru, adică stabil la temperaturi normale și încălzirea la temperaturi mai critice, structura - .. Perlita, ferita si cementita. Răcirea rapidă va avea loc subrăcire de austenită și formarea de noi non-echilibru fin cereale structură ferită cementita - sorbită, bainita, troostite și care diferă în proprietățile mecanice și în special duritatea datorită prezenței în structura de diferite mărimi și forme ale lamelelor ferita si cementita. Duritatea acestor structuri crește odată cu temperatura formațiunii de descreștere.
Sorbitolul este mai fină decât perlit, amestec mecanic de ferită și cementita cu o duritate de HB 2500. 3000 MPa, precum și rezistență mai mare și elasticitate cu viscozitate suficientă.
La amestec troostite din ferită cu mai fin cementita decât cel al sorbitolului și duritatea sa este de 3500. 4000 MPa. Troostite comparativ cu sorbitol și are proprietăți superioare elastice, dar o viscozitate mai mică.
Principalele aliaje fier-carbon în conversie cu încălzire și răcire lentă,
Linia din diagramă
Temperatura de transformare, ° C