Диаграмма состояния железа-цементит

В диаграмме состояния железо – цементит (Fe-Fe3C) рассматриваются процессы кристаллизации железоуглеродистых сплавов (стали и чугуна) и превращения в их структурах при медленном охлаждении от жидкого расплава до комнатной температуры. Диаграмма (рис.18) показывает фазовый состав и структуру сплавов с концентрацией от чистого железа до цементита (6,67% С). Сплавы с содержанием углерода до 2,14% называют сталью, а от 2,14 до 6,67% - чугуном.

Диаграмма состояния Fe-Fe3C представлена в упрощенном виде. Первичная кристаллизация, т. е. затвердевание жидкого сплава начинается при температурах, соответствующих линии ликвидуса ACD. Точка А на этой диаграмме соответствует температуре 1539° плавления (затвердевания) железа, точка D – температуре ~1600°С плавления (затвердевания) цементита. Линия солидуса AECF соответствует температурам конца затвердевания. При температурах, соответствующих линии АС, из жидкого сплава кристаллизуется аустенит, а линии CD - цементит, называемый первичным цементитом. В точке С при 1147°С и содержании углерода 4,3% из жидкого сплава одновременно кристаллизуется аустенит и цементит (первичный), образуя эвтектику - ледебурит. При температурах, соответствующих линии солидуса АЕ, сплавы с содержанием углерода до 2,14% окончательно затвердевают с образованием аустенита. На линии солидуса ECF сплавы с содержанием углерода от 2,14 до 6,67% окончательно затвердевают с образованием эвтектики (ледебурита) и структур, образовавшихся ранее из жидкого сплава, а именно: в интервале 2,14-4,3% С - аустенита, а в интервале 4,3-6,67% С - цементита первичного (см. рис. 18).

В результате первичной кристаллизации во всех сплавах с содержанием углерода до 2,14%, т. е. в сталях, образуется однофазная структура - аустенит. В сплавах с содержанием углерода более 2,14%, т. е. в чугунах, при первичной кристаллизации образуется эвтектика ледебурита.

Точка А -темп.1539-темп.плавления железа

Точка Д -темп.1600-плавление цементита

АСД- линия ликвидус-начало кристаллизации, конец плавления

AECF -солидус-конец кристаллизации, начало плавления сплава

PSK-727 – заканчивается процесс вторичной кристаллизации,при темп.ниже 727 структурных превращений не происходит,сплав только охлаждается

Точка Е-содерж.углерода 2,14% - границы между сталями и белым чугуном

Точка S- 0,8% углерода,в этой точке образуется эвтектоид перлит.

Точка С - 4,3% углерода,образуется эвтектика ледебурит.

Феррит -твердый раствор углерода в альфа железе. Имеет низкую прочность,твердость,но высокую пластичность. В сплавах присутствует при низких температурах.

Аустенит - твердый раствор углерода в гамме железа. Имеет высокую пластичность, в сплавах находится при высокой темп.

Перлит -механическая смесь феррита и цементита.

Ледебурит - аустенит+цементит первичный.

Эвтектоидная сталь - содержание углерода 0,8 %,структура перлит.

Доэвтектоидная сталь-содер.углерода до 0,8%,структура феррит+перлит.

Заэвтектоидная сталь - содерж.углерода 0,8-2,14%,структура перлит+цементит

Эвтектический чугун -содерж.углерода-4,3%,структура ледебурит

Доэвтектический чугун - содерж.углерода 2,14-4,3%, структура перлит+цементит+ледебурит.

Заэвтектический чугун - содерж.углерода-более 4,3 до 10,67%. Структура цементит+ледебурит.

Серый чугун. Серые чугуны (ГОСТ 1412-70)

Чугун серый — сплав железа с углеродом, в котором присутствует графит в виде крабовидных, пластинчатых или волокнистых включений.

Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении для отливок различных деталей машин. Он достаточно хорошо сваривается, особенно с применением предварительного подогрева. Он мало пластичен и вязок, но легко обрабатывается резанием, применяется для малоответственных деталей и деталей, работающих на износ. Серый чугун с высоким содержанием фосфора (0,3—1,2%) жидкотекуч и используется для художественного литья.