Исследование диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов

1.

Лабораторная работа № 1
Тема:
Исследование
диаграммы
состояния
железоуглеродистых сплавов
Цель работы: изучить основные точки и линии
диаграммы состояния железо-углеродистых сплавов
Оборудование: диаграмма состояния системы
«железо-цементит»
1

2.

Задание:
1.
Начертить диаграмму железо-углерод,
2.
Записать все критические точки и линии
диаграммы,
3.
Определить критические точки сплава, записать
значения температуры (с заданным содержанием
углерода),
4.
Охарактеризовать структуры сплава и фазовые
переходы (с заданным содержанием углерода),
5.
Определить, как называется сплав, указать
механические свойства сплава (с заданным содержанием
углерода),
6.
Письменно ответить на контрольные вопросы,
7.
Сделать вывод.
2

3.

3

4.

Диаграмма состояния
железоуглеродистых сплавов
Диаграмма состояния - графическое изображение
сплава в координатах температура-концентрация
компонентов.
Углеродистая сталь - это сплав железа с углеродом,
содержание углерода в котором не выше 2,14 %.
Стали с содержанием углерода до 0,8 % называются
доэвтектоидными, 0,8 % - эвтектоидными, более 0,8 % заэвтектоидными.
Чугун - это сплав железа с углеродом, содержащий
углерода более 2,14 %, до 6,67%.
Чугуны, содержащие менее 4,3 % углерода
относятся к доэвтектическим, 4,3 % - к эвтектическим и
более 4,3 % - к заэвтектическим.
4

5.

Структурные составляющие
железоуглеродистых сплавов
Аустенит - твердый раствор углерода в Y-железе.
Феррит - твердый раствор углерода в а-железе
Цементит - химическое соединение железа с
углеродом Fe3C.
Перлит - механическая смесь (эвтектоид) феррита и
цементита.
Ледебурит (4,3 % углерода) - механическая смесь
(эвтектика) аустенита и цементита.
5

6.

Линии диаграммы:
границы диаграммы
Левая - процент содержания углерода равен 0%,
Правая - процент содержания углерода равен
6,67%,
Нижняя - температура сплава равна 0⁰С,
Верхняя - температура сплава равна от 1147 до 1539
0⁰С.
6

7.

Линия ACD - линия ликвидуса, выше этой линии сплав
находится
в
жидком
состоянии.
При
температурах,
соответствующих
этой
линии,
начинается
первичная
кристаллизация сплава.
Линия AECF - линия солидуса, ниже этой линии сплав
находится в твердом состоянии. При температурах линии АЕ
заканчивается первичная кристаллизация стали образованием
твердого аустенита. ECF - эвтектическая линия; по этой линии
заканчивается первичная кристаллизация чугуна образованием
ледебурита.
Эвтектическая температура - температура, при которой
одновременно плавятся или кристаллизуются компоненты сплава.
Линия GSE - начало процесса вторичной кристаллизации
твердого раствора. Линия GS соответствует температурам начала
превращения аустенита в феррит. Линия SE показывает
температуру начала выделения вторичного цементита из аустенита.
Линия PSK - эвтектоидная линия, на которой заканчивается
7

8.

Основные точки диаграммы:
точка А (1539 °С)
- соответствует температуре
плавления чистого железа;
точка D (1250 °С) - температура плавления
цементита;
точка С (1147 °С) - эвтектическая точка, в этой
точке при концентрации углерода 4,3 % выпадает
эвтектика ледебурит;
точка G (910 °С) - температура полиморфных
превращений железа;
точка S (727 °С) - эвтектоидная точка, при
концентрации углерода 0,8 % выпадает эвтектоид перлит;
точка Е (1147 °С) - показывает предельную
концентрацию углерода в аустените.
8

9.

Содержание углерода в сплавах
Номер
Содержание
Номер
Содержание
Номер
Содержание
варианта углерода, в % варианта углерода, в % Варианта углерода, в %
1
0,20
11
1,40
21
3,70
2
0,30
12
1.55
22
4,00
3
0,40
13
1,70
23
4,30
4
0,50
14
1,85
24
4,50
5
0,60
15
2,00
25
4,75
6
0,70
16
2,14
26
5,00
7
0,80
17
2,50
27
5,50
8
0,95
18
2,75
28
6,00
9
1,10
19
3,00
29
6,50
10
1,25
20
3,35
30
6,67
9

10.

10