Diagrama Fe-Fe3C este un exemplu tipic al unui sistem complex. Spațiile de fază acoperite de diagramă conțin trei transformări cu puncte de invarianță (a se vedea figura 9.4.1):
1. Transformare peritectică cu un punct peritectic la 0.10% C și 1493 ° C (punctul F). În această transformare de la topit și izolat în primul rând Se formează o soluție solidă (bcc) Soluția de acoperire (gcc) prin reacția S + # 948; ⇔ # 947;
2. Reacția eutectică dintre topitură, O soluție de hârtie și Fe3C la 4,3% C și 1147 ° C în conformitate cu reacția S "# 947 + + Fe3C (punctul C). Eutectica subordonată acestei reacții se extinde de la 2,06 la 6,7% C, respectiv de la 31 la 100% Fe3C. Conform diagramei aceasta înseamnă că la un conținut de C≤2% din topitură este omogen O soluție solidă a cărei solubilitate maximă pentru C în 2% la 1147 ° C scade la 0,8% la 723 ° C Cu solubilitatea maximă a carbonului în - la 2% limitele pentru oțel (≤2%) și pentru fontă (≥2%) sunt legate simultan de o soluție solidă.
3. Transformarea eutectoidă Soluție solidă (austenită) în # 945; + Fe3C la 0,8% C și 723 ° C prin reacție # Fe3C (punctul S).
Cu un conținut de C≥2%, împreună cu alocația primară - o soluție solidă, topitura reziduală este transformată într-un eutectic + Fe3C, care la 4,3% se formează ca un eutectic pur și se mai numește ledeburite.
Solubilitate maximă # 945; - soluția pentru C cu 0,02% la 723 ° C este foarte mică și scade în continuare la un conținut de <0,001% la temperatura camerei. La un salt mare de solubilitate în transformarea polimorfă Soluția solidă în soluția solidă se bazează pe modificarea durității ca rezultat al transformării de fază datorată dizolvării forțate a carbonului în rețeaua dcf.
În funcție de conținutul de carbon al structurii aliajului este prezentată zhelezouglerodnogo datorită formei caracteristice și distribuția componentelor feritei (# 945; soluție solidă) și cementită (Fe3C) sau într-un sistem stabil de grafit (C).
În transformarea eutectoidă, cementitul este aranjat sub formă de plăci alternând cu straturile de ferită. Acest lucru se datorează în principal transformării alternante a centrelor de cristalizare și creștere. Datorită acestui fapt, apare o parte bandă a structurii, numită perlit. Această formă de perlit în secțiunea gravată se datorează faptului că atunci când este gravată # 945; - soluția solidă este mai expusă decât straturile de Fe3C, iar cele din urmă se extind pe suprafață (Figura 9.4.2). Când conținutul de S≤0,002% cementita (Fe3C) este eliberată în timpul răcirii sub 723 ° C într-o cementita terțiară este, de preferință, la limitele granulelor (Fig. 9.4.3).
La conținuturi de la 0,002 la 0,08% C se formează împreună cu forma primară formată din # 947; - soluții dure # 945; - soluții solide, amestecul eutectoid din # 945; + Fe3C (perlit) (Figura 9.4.4). Ferritul cu o solubilitate maximă de carbon de 0,02% este reprezentat pe microphotografia secțiunii sub forma unei structuri de fibră ușoară (vezi figura 9.4.4). La 0,8% C - soluția solidă este complet transformată într-un amestec eutectoid # 945; + Fe3C ca perlit (Figura 9.4.5).
Clasificarea materialelor din fier
Ca exemplu de deplasare a liniilor de separare a fazei de separare în schema Fe-C datorită dopajului cu a treia componentă, trebuie să luăm în considerare acțiunea Si (fig.9.4.12). Liniile de frontieră ale fazelor trec semnificativ în sistemul Fe-C, astfel încât să se formeze o îngustare semnificativă a regiunii austenite în comparație cu oțelul nealiat. Reprezentanții tipici ai otelurilor feritice sunt silicați și cromați. oțel. Oțelurile austenitice cunoscute sunt oțeluri de mangan, nichel și crom-nichel.
Adăugarea elementelor de aliere la oțel este în general manifestată la viteza de transformare de fază când este încălzită sau răcită. Acest lucru poate fi explicat prin modificarea coeficientului de difuzie și prin lucrul la formarea nucleelor (centrelor) de cristalizare datorate elementelor de aliere. Celelalte elemente de aliere din oțel, cu excepția Co, reduce rata de difuzie a carbonului în fier, și, astfel, au ca efect încetinirea difuzie controlată transformare de fază a austenitei în ferită / perlitei.
Ritmul critic de răcire necesar pentru întărirea oțelului, datorită acestui fapt, scade și îmbunătățește gradul de întărire a secțiunilor mari. Elementele care duc la îmbunătățirea calității sunt, în special, Ni, Cr și Mo. Ho carbon acționează în același mod.
Introducerea în topirea ferosiliciului sau a aliajelor intermediare Ca-Si conduce la eliberarea grafitului mai fin și, prin urmare, la un efect favorabil asupra rezistenței la rupere. Fosforul are o acțiune similară cu Si, în plus, face topirea mai lichidă, dar duce și în stare solidă la o sensibilitate mai mare la formarea fisurilor. Manganul are un efect opus celui de siliciu, crește rezistența și se leagă parțial de sulf nedorit.
Efectul elementelor de impuritate poate fi reprezentat de formula pentru gradul de saturație. Gradul de saturație indică o deplasare a punctului eutectic în raport cu topitura Fe-C datorată elementelor de impuritate. Cu o compoziție eutectică, gradul de saturație este SC = 1. Când compoziția pre-eutectică este Sc ≤ 1, cu compoziția hipereutectică Sc≥1.
Raportul pentru gradul de saturație este exprimat după cum urmează:
Datorita secrețiilor de grafit lamelar stres vârfuri sunt datorate tensiunilor în incizii microconcentration care duc la fragilizare de turnare de fontă cenușie. Această concentrație internă este atât de mare încât concentrațiile de stres suprapuse din incizii externe, turnate din fontă cenușie, sunt relativ insensibile la incizii externe.
O îmbunătățire semnificativă a proprietăților mecanice, care se poate extinde până la zona oțelurilor, se obține prin formarea globulară a grafitului într-un așa zis fontă, cu precipitații de grafit sferoidal. Eliberarea globulară a grafitului este cauzată de adăugarea Mg, Ce, Ca sub formă de aliaje intermediare cu Ni și Si.
Se presupune că această formare globulară rezultă din efectul stresului asupra interfeței dintre Soluții solide și grafit evoluat (Figura 9.4.23).
