Контрольная работа: Материаловедение металлы и сплавы
Самостоятельная работа 2
«Диаграмма состояния “Железо-цементит”»
Вариант Задания № 9
1. Построить диаграмму «железо-цементит» с обозначением линий, точек и областей.
Рис..1. Диаграмма состояния железо – цементит
К углеродистым сталям относятся сплавы железа с углеродом с массовой долей углерода от 0,02 до 2,14 %.
Основными компонентами углеродистых сталей являются железо и углерод.
Железо является полиморфным металлом. При температурах ниже 910° С, железо существует в -модификации. Эта аллотропическая модификация железа называется -железом. В интервале температур от 910° С до 1392° С существует -железо с гранецентрированной кубической решеткой.
Углерод является неметаллическим элементом. В углеродистых сталях эти компоненты взаимодействуют, образуя, и зависимости от их количественного соотношения и температуры, разные фазы, представляющие собой однородные части сплава. Углерод может растворяться как в жидком (расплавленном) железе, так и в различных его модификациях в твердом состоянии. В углеродистых сталях различают следующие фазы (рис.1): жидкий сплав (Ж), твердые растворы -феррит (Ф) и аустенит (А) и химическое соединение цементит (Ц),
Феррит - твердый раствор внедрения углерода в -железе. Содержит при нормальной температуре 0,006 % углерода. У феррита низкие твердость (HB = 790 МПа) и прочность (6 = 245МПа), высокие пластичность ( = 50%, = 85%) и ударная вязкость (KCU = 2940кДж/м2 ).
Аустенит - твердый раствор внедрения углерода в -железе, при нормальной температуре в углеродистых сталях в равновесном состоянии не существует.
Цементит - химическое соединение железа с углеродом, карбид железа Fc3 C. Содержит 6,67 % углерода. Для цементита характерна высокая твердость (НV = 9800 МПа) и очень низкая пластичность.
Перлит – эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита (Ф+Ц). Существует ниже 727° С и содержит 0,8% С.
2. Определить вид углеродистой стали и белого чугуна по заданному содержанию углерода, отметить эти точки на своей диаграмме.
Сплав содержащий до 2,14 % С – сталь. По содержанию углерода и по структуре стали подразделяются на доэвтектоидные (0,02 % < C < 0,8 %) структура феррит + перлит (Ф+П); эвтектоидные (С = 0,8 % С), структура перлит (П), перлит может быть пластинчатый или зернистый.; заэвтектоидные (0,8 % < C < 2,14 %), структура перлит + цементит вторичный (П + ЦII), цементитная сетка располагается вокруг зерен перлита.
Сталь углеродистая с содержанием углерода 0,55. % С – это сталь доэвтектоидная (содержание углерода меньше 0,8%).
Сплав содержащий от 2,14 % С до 6,67 % С – чугун.
Чугун, содержащий от 2,14 % С до 4,3 % С называется доэвтектическим.
Чугун с содержанием 4,3 % С называется эвтектическим или ледебуритным.
Чугун, содержащий более 4,3 % С называется заэвтектическим.
Белый чугун с содержанием углерода 5.0 % С – это чугун заэвтектический (содержание углерода в пределах 4,3-6,67%).
3. Построить кривые охлаждения стали и чугуна с указанием положения критических точек.
а б
Рис.2 Кривые охлаждения стали (а) и чугуна (б)
4. Зарисовать схематично процесс охлаждения.
а – доэвтектоидная сталь 
; б – заэвтектический белый чугун 
.