1) Вычертите диаграмму состояния железо карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,2 С.

• Название: 1) Вычертите диаграмму состояния железо карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите превращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,2 С.
• Дата: 24.01.2023
• Размер: 106.44 Kb.
• Имя файла: 12 63 31.docx
• Тип: Документы; #903542

Вариант 31

1) Вычертите диаграмму состояния железо - карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы, опишите пре­вращения и постройте кривую охлаждения (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 3,2 % С. Для заданного сплава определите при любой температуре между солидусом и ликвидусом: состав фаз, т.е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз. Какова структура этого сплава при комнатной температуре и как такой сплав называется?

Сплав с содержанием 3.2% углерода называется доэвтектическим чугуном. При комнатной температуре структура доэвтектического чугуна характеризуется следующими структурными составляющими: перлитом, ледебуритом превращенным (состоящего из перлита и цементита) и цементита вторичного.




Рисунок 1 - Структура доэвтектического чугун.

Как видно из диаграммы выше точки 1 ( при t˚Больше 1285˚С) сплав находится в жидком состоянии.
В соответствии с правилом фаз количество степеней свободы на участке до точки 1 (С₁) равно:
С₁= К- Ф + 1
подставляя фактические значения, получаем:
С₁ = 2-1+1

С₁ = 2

где:

С – количество степеней свободы;

К- количество компонентов Железо, Углерод К=2;

Ф – количество фаз ( Ф=1; Феррит);
Система в рассматриваемой области бивариантная и температура и концентрация могут изменяться независимо друг от друга. Это значит, что никаких превращений в сплаве не происходит. Сплав состоит из однородной жидкой фазы.

При понижении температуры ниже 1285˚С (участок графика 1-2) происходит первичная кристаллизация аустенита.

Для нахождения фазового состава для сплава с содержанием 3,2 % углерода ниже линии ликвидуса (для данного сплава 1285˚С), проводим с точки B горизонтальные линии (коноды) до пересечения с соответствующими линиями диаграммы точки A и C. При указанной температуре в сплаве в равновесии находятся две фазы - Аустенит и Жидкость. Для нахождения химического состава фаз с точек A и C опускаем перпендикуляры на ось концентраций. Точки пересечения будут указывать на состав фаз. Содержание фаз находим согласно правилу отрезков.


Проэкции на ось концентрации точек:
A = 1.33

B = 3.2
C = 4.8

Содержание фаз находим согласно правилу отрезков.
AC = 4.8 – 1.33 AC = 3.47

BC = 4.8 – 3.2 BC = 1.6

BA = 3.2 – 1.33 BA = 1.87

Q(аустенита) = Q(аустенита) = = 46.11%

Q(жидкости) = Q(жидкости) ₌ = 53.89%
Состав сплава 46.11% аустенита и 53.89% жидкости
В соответствии с правилом фаз количество степеней свободы на участке от точки 1 до точки 2 (С₁₂) равно:
С₁₂= К- Ф + 1
подставляя фактические значения, получаем:
С₁₂ = 2-2+1

С₁₂ = 1
Cистема моновариантная, это значит, что в данной области при изменении одного параметра (например, температуры сплава) одновременно по определенному закону изменяется и второй (концентрация). На кривой охлаждения будет наблюдаться перегиб.

При дальнейшем охлаждении сплава с содержанием углерода 3,2% на линии солидуса (1147˚С на рассматриваемом участке графика) между точками 2 и 2` начинается вторичная кристаллизация с распадом аустенита с выделением вторичного цементита и переходом при охлаждении γ-железа в α-железо, сплав переходит из жидкого состояния в твердое.

С_{22`</sub>= К- Ф + 1
подставляя фактические значения, получаем:
С<sub>22`} = 2-3+1

С_22` =0
где:

С – количество степеней свободы;

К- количество компонентов Железо, Углерод К=2;

Ф – количество фаз Ф=3; жидкость, цементит₂, аустенит;

Система нонвариантная, то это значит, что оба параметра (температура и концентрация) должны оставаться постоянными до окончания данного превращения. На кривой охлаждения будет наблюдаться горизонтальная площадка при температуре этого превращения.
При понижении температуры в интервале температур выше (727ºС) до и ниже (1147˚С) участок диаграммы 2`3 в равновесии будут находится две фазы – Цементит<sub>2</sub> и Аустенит. В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы (С) равно:
С <sub>2`3</sub> = 2-2+1

С <sub>2`3</sub> = 1
Cистема моновариантная, это значит, что в данной области при изменении одного параметра (например, температуры сплава) одновременно по определенному закону изменяется и второй (концентрация). На кривой охлаждения будет наблюдаться перегиб.
На следующем этапе остывания сплава при температуре 727˚С участок диаграммы 33` Аустенит распадается на Перлит, таким образом до завершения процесса сплав содержит три фазы Аустенит, Перлит и Цементит₂

С_22` = 2-3+1

С_22` =0

Система нонвариантная, то это значит, что оба параметра (температура и концентрация) должны оставаться постоянными до окончания данного превращения. На кривой охлаждения будет наблюдаться горизонтальная площадка при температуре этого превращения.
На завершающем участке диаграммы 3`4, сплав окончательно остывает с температуры 727 до комнатной.

в указанном интервале температур в равновесии находится две фазы – Феррит и Цементит). В соответствии с правилом фаз Гиббса количество степеней свободы (С) в указанном интервале температур равно:

С _2`3 = 2-2+1

С _2`3 = 1
Cистема моновариантная, это значит, что в данной области при изменении одного параметра (например, температуры сплава) одновременно по определенному закону изменяется и второй (концентрация). На кривой охлаждения будет наблюдаться перегиб.