Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Приклади аналізу перетворень у окремих залізовуглецевих сплавах із заданим вмістом Карбону




Приклад 1.

Проаналізуємо послідовність перетворення у сплаві, з вмістом 0,3 % Карбону під час його охолодження і розглянемо криву охолодження (рис. 2, а).

Спочатку на діаграмі Fe–Fe3C (рис. 2, б) проводимо вертикальну лінію І, що відповідає заданому складу сплаву, позначаємо точки перетинання її з лініями діаграми послідовно цифрами (точки 0...6). За правилом фаз Ґіббса для кожної точки визначаємо кількість ступеней вільності та перевіряємо правильність побудови кривої охолоджен­ня.

Від точки 0 до точки 1 відбувається просте фізичне охолодження рідкого розчину. Наявна одна фаза (). Число ступеней вільності в цьому інтервалі дорівнює:

(6)

На кривій охолодження відзначаємо нахилену ділянку 0 – 1, яка означає, що охолодження проходить з певною швидкістю.

 

Рис. 2. Приклад графічного розв’язку завдання

За температури, що відповідає точці 1 починають виділятися кристали твердого розчину –фериту. З пониженням температури об’єм кристалічної фази збільшується, а кількість рідкого розчину зменшується. Концентрація рідини змінюється по лінії АB, а вміст твердої фази — по лінії АН. У точці 2 кристалізація завершується й структура сплаву складає лише однорідний твердий розчин –фериту.

Від точки 1 до точки 2, як уже відомо, продовжується із рідкого розчину виділятися – ферит, маємо дві фази:

(7)

Поява кристалів твердої фази ( –фериту) супроводжується виділенням прихованої теплоти кристалізації, а тому на кривій охолодження з’являється перегин в точці 1 і відрізок між точками 1–2 змінює нахил (швидкість охолодження зменшується).

У точці 2 (температура 1493 ºС) відбувається перитектичне перетворення, коли в рівновазі перебувають одночасно три фази: рідкий розчин, ферит і аустеніт:

(8)

Маємо нонваріантну рівновагу:

, (9)

а це означає, що трифазний стан існує за сталої температури. На кривій охолодження маємо горизонтальну лінію 2 – 2′.

Від точки 2 до точки 3 відбувається кристалізація залишків рідкої фази в аустеніт унаслідок виділення значної кількості прихованої теплоти кристалізації, фаз при цьому дві (рідкий розчин і аустеніт):

(10)

У точці 3 повністю завершується кристалізація, утворюється однорідний твердий розчин — аустеніт. Охолодження проходить з певною швидкістю, а тому на кривій охолодження маємо нахилену ділянку 2′ – 3.

Від точки 3 до точки 4 відбувається просте фізичне охолодження аустеніту без перетворень, наявна одна фаза — аустеніт:

(11)

Охолодження аустеніту проходить з певною швидкістю і на кривій охолодження в точці 3 утворюється перегин, що вказує на збільшення швидкості охолодження, оскільки припиняється виділення теплоти перетворення.

Від точки 4 до точки 5 частина аустеніту перекристалізовується у ферит (Fe → Fe ), фаз при цьому дві (аустеніт і ферит):

(12)

Концентрація аустеніту змінюється по лінії GS, а фериту — по лінії GP. Охолодження двофазного сплаву триває, але з меншою швидкістю, тому в точці 4 буде перегин.

У точці 5 відбувається евтектоїдне перетворення, коли у рівновазі перебувають три фази: аустеніт, ферит і цементит вторинний:

. (13)

Знову маємо нонваріантну рівновагу:

(14)

Перетворення проходить за сталої температури. На кривій охолодження маємо горизонтальну лінію 5 – 5′.

Від точки 5 до точки 6 є виділення цементиту третинного з фериту, але цементиту дуже мало і це практично не відбивається на нахилі кривої. Структура сплаву на цій ділянці — ферит і перліт, а фаз буде дві (ферит і цементит вторинний):

(15)

Охолодження проходить з певною швидкістю і на кривій маємо нахилену ділянку 5′–6. Рівноважна структура сплаву після охолодження до кімнатної температури — перліт і ферит надлишковий (рис. 1).

Приклад 2.

За діаграмою фазової рівноваги залізовуглецевих сплавів із застосуванням правила відрізків (важеля) проведемо кількісний аналіз сплаву, що містить 1,2 % Карбону. Аналізуємо вертикальну лінію ІІ (рис. 2, б), що відповідає концентрації заданого сплаву, точніше точки перетину — точки 0...5. За правилом фаз Ґіббса перевіряємо правильність побудови кривої охолодження (рис. 2.9.3, в), аналізуємо перетворення, що відбуваються у сплаві під час охолодження.

До температури точки 1 сплав перебуває в рідкому стані. За цієї температури починається його кристалізація з утворенням кристалів аустеніту, яка відбувається в інтервалі температур від точки 1 до точки 2. Аустеніт, що закристалізувався, охолоджується до температури точки 3 без перетворень. За цієї температури з аустеніту починає виділятися надлишковий Карбон з утворенням цементиту вторинного. Виділення вторинного цементиту продовжується до температури точки 4 (727 ˚С). У результаті цього перетворення вміст Карбону в аустеніті зменшується і при температурі 727 ˚С сягає евтектоїдної концентрації — 0,76 % С. Такий аустеніт при постійній температурі 727 ˚С перетворюється в перліт за евтектоїдною реакцією. Сплав отримує структуру перліту і цементиту вторинного, яка зберігається при подальшому охолодженні до кімнатної температури.

Застосовуючи правило відрізків, проведемо кількісний фазовий аналіз заданого сплаву (С = 1,2 %) за температури 1400 °С. Для цього через фігуративну точку t (рис. 2, б) проводимо горизонтальну лінію до перетину з двома найближчими суцільними лініями діаграми, а саме — лініями BC і JE. У точці а вона перетне лінію JE,що є границею з однофазною областю аустеніту, а у точці b —перетне лінію ВС, що є границею з рідиною. Отже, заданий сплав за температури 1400 °С складається з двох фаз — аустеніту й рідкого розчину.

Для визначення концентрації компонентів (Fe і C)у сплаві та у кожній із двох фаз (аустеніті й рідкому розчині) спроектуємо точки t, a і b на вісь концентрацій (абсцису), отримавши точки t —концентрацію Карбону у сплаві (С = 1,2 %), a —в аустеніті (С =0,71 %), b —у рідкому розчині (С =1,98%).

Для визначення кількісного співвідношення фаз користуємося відрізком ab Величини відрізків цієї лінії між заданою точкою t і точками a і b — обернено пропорційні до кількостей цих фаз (у нашому випадку аустеніту й рідкого розчину) і записуються співвідношенням:

. (16)

Якщо прийняти довжину всього відрізка () за 100 %, то кількісний вміст аустеніту й рідкого розчину можна визначити із залежностей:

; , (17)

де – кількість сплаву;

– кількість аустеніту;

– кількість рідкого розчину.

У нашому випадку довжини відрізків , , матимуть значення:

;

; (18)

.

Отже, для заданого сплаву, що містить 1,2 % С, за температури 1400 ºС кількість відповідних фаз (аустеніту та рідкого розчину) становитиме:

, (19)

. (20)

 

Практична частина

  1. Накреслити діаграму стану залізо–вуглець (карбід заліза), вказати фази і структурні складові в усіх областях діаграми.
  2. Охарактеризувати компоненти, фази і перетворення.
  3. Побудувати схему кривої охолодження (нагрівання) для сплаву із вмістом X % вуглецю, підтвердивши правильність її побудови правилом фаз Гіббса.
  4. Використовуючи прави­ло відрізків, визначити фазовий склад сплаву із вмістом X % вуглецю при температурі t ºС, концентрацію компонента в кожній фазі даного сплаву та кількісне співвідношення відповідних фаз.

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-09-06; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 631 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Либо вы управляете вашим днем, либо день управляет вами. © Джим Рон
==> читать все изречения...

2228 - | 1966 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.