Кривая охлаждения сплава Fe-0.4%С

0 фазовых превращениях, происходящих в сплавах, можно судить по кривым их охлаждения или нагревания. В качестве примера дополнительно подробно рассмотрим процесс структурообразования при охлаждении стали с 0,4 % С (рис. 4.4, а, сплав 1). Выше точки t₁ сталь находится в жидком состоянии и непрерывно охлаждается.

В интервале t₁®1499 ^оC из жидкой фазы, состав которой изменяется по ликвидусу АВ, выпадают кристаллы d - феррита. Состав их определяется с помощью коноды по солидусу АН

При температуре 1499 ^оC происходит трехфазное перитектическое превращение; С = 2 – 3 + 1 = 0, t = const. Жидкость состава B взаимодействует с ранее выпавшими кристаллами d - феррита состава Н. В результате образуется новая твердая фаза - аустенит состава J:

Перитектическое превращение в заперитектическом сплаве с 0,4 % С завершается с избытком жидкой фазы. Избыточная жидкость кристаллизуется при непрерывном охлаждении в интервале 1499 ^оС ®t₂ с образованием аустенита. В интервале t₂®t₃ закристаллизовавшийся сплав, имеющий структуру А, непрерывно охлаждается. При температурах t₃ ® 727 ^оС происходит полиморфное превращение, ГЦК решетка перестраивается в ОЦК, т. е. аустенит, состав которого изменяется по линии GS, превращается в феррит (по GP). По мере превращения массовая доля аустенита уменьшается, содержание же углерода в нем увеличивается.

Образующаяся решетка феррита (ОЦК) при данных температурах энергетически более выгодна, чем аустенита (ГЦК), и при перестройке решеток выделяется теплота, поэтому сплав на участке t₃ ® 727 ^оС охлаждается замедленно.

При 727 ^оС происходит трехфазное эвтектоидное превращение (изотерма PSK на кривой охлаждения)

Когда из аустенита, непревращенного в феррит, образуется перлит (Ф + Ц). В процессе дальнейшего охлаждения сплава из феррита выделяется Ц_III, наслаивающийся на цементите перлитном. Структура охлаждающейся стали при температурах ниже 727 ^оС - Ф + П.

Массовые доли (%) феррита и перлита как структурных составляющих стали с допустимой погрешностью могут быть определены по правилу отрезков. Например, при 600 ⁰С Ф= (0,8 – 0,4) /(0,8 – 0,01) ^. 100» 50. Массовая доля феррита как фазы, существующей вместе с цементитом, Ф= (6,67 – 0,4) /(6,67 – 0,01) ^. 100» 94. Остальные 6 % приходятся на долю другой фазы - цементита.

Таким образом, структура медленно охлажденной стали, содержащей 0,4 % С, состоит из 50 % феррита и 50 % перлита (согласно фазовому анализу, 94 %Ф + 6 %Ц).

Диаграмма состояния Fe-C

Вывод: Проделав лабораторную работу, мы изучили диаграмму состояния железоуглеродистых сплавов, проанализировали превращения, происходящих в сплавах при охлаждении и проанализировали, определение фазового и структурного состояния сплавов в зависимости от их состава и температуры.

Кривая охлаждения для сплава, содержащего 2,5% углерода: