Министерство образования и науки Украины

Донбасский государственный технический университет

Институт повышения квалификации

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по Металловедению

на тему

«Кристаллизация сталей и твердофазные превращения в сталях. Выделение аустенита, феррита, цементита, перлитное превращение»

Алчевск 2009

1. Кристаллизация в сталях

 

Рисунок 1. Участок диаграммы состояния железо – карбид железа

Характерные точки диаграммы:

B (1499ºС) ─ 0,51% С

H (1499ºС) ─ 0,1% С

I (1499ºС) ─ 0,16% С

Пять групп сталей при кристаллизации:

Iгр. – от 0 до 0,1% С (до т.H)

IIгр. – от 0,1 до 0,16% С (от т. H до т. J)

IIIгр. – 0,16% C (т. J)

IVгр. – от 0,16 до 0,51% С (от т. J до т. В)

Vгр. – от 0,51 до 2,14% С (от т. В до т. С)

Рассмотрим ряд характерных сплавов:

Сплав I

При температуре соответствующей точке 1, сплав находится в равновесном состоянии, имеется набор фазовых и концентрационных флуктуаций.

При t2 ─ количество и размер фазовых и концентрационных флуктуаций увеличивается, и немного ниже t2 начинается процесс кристаллизации. Линия АВ ─ линия насыщения жидкого сплава δ-Ферритом. Состав жидкости описывается линией ликвидус, а δ-Ф по линии солидус.

При t3 жидкая фаза имеет состав т. б, а δ-Ф ─ состав т. а.

При t4 кристаллизация заканчивается, ниже этой температуры существует только δ-Ф, вплоть до температуры t5.

Ниже t5 δ-Ф пересыщается –Fe (Аустенитом) и происходит его выделение.

При температуре t6 ─ точка в описывает состав ─ δ-Феррита, точка г ─ описывает состав Аустенита.

Количественное соотношение фаз:

δ-Фв =

Аг=

Ниже точки 7 существует только аустенит.

Сплав II

Точка 1, 2, 3 ─ аналогично сплаву l.

При температуре t4, соответствующей перитектическому равновесию, состав жидкой фазы определяется точкой В, а состав δ-Феррита точкой Н:

δ-Фн + Жв  АJ + δ-Фн (остаточный или избыточный)

При дальнейшем охлаждении ниже t4 остаточный δ-Фост. кристаллизируется в аустенит (А).

Ниже т. 5 существует только аустенит.

Сплав III

Точки 1, 2, 3 ─ аналогично сплавам I, II.

При температуре т. 4 (J) (температура перитектического равновесия):

δ-Фн + Жв  АJ (100%),

происходит полное превращение без сохранения избыточных фаз.

Сплав IV

Точки 1, 2, 3 ─ аналогично сплаву I─III.

При температуре т. 4 происходит перитектическое превращение:

δ-Фн + Жв  АJ + Жост.

При дальнейшем понижении температуры от т. 4 до т. 5, оставшаяся жидкая фаза кристаллизуется в аустенит (А).

Сплав V

При температуре т. 1 и т. 2 ─ положение сплава аналогичны ранее рассмотренным.

При температуре т. 3 происходит кристаллизация жидкости в аустенит (в т. 2 жидкая фаза пересыщается в отношении -Fe).

Для жидкости состав меняется по ликвидус f – 5, а для Аустенита ─ d – 4, по линии солидус.

Ниже т. 4 существует только аустенит.

Таким образом, какой бы мы сплав не взяли, при содержании углерода менее 0,51%, несмотря на предварительные образования δ-фазы, в конечном итоге образуется -фаза (аустенит).

Аустенит представляет собой однородный твердый раствор внедрения углерода в –Fe.

Рисунок 2. Микроструктура аустенита

2. ............