Контрольная работа: Строение и свойства материалов

Плотность дислокации экспериментально определяют путем подсчета числа выходов дислокаций, пересекающих единицу площади металлографическою шлифа. При травлении металлографического шлифа на его поверхности можно выявить ямки или точки, соответствующие выходу дислокации.

4.

Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния, опишите превращения и постройте кривую охлаждения в интервале температур от 1600 до 0°С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,6% С. Выберите для заданного сплава любую температуру, лежащую между линиями ликвидуса и солидуса, и определите: состав фаз, т. е. процентное содержание углерода в фазах; количественное соотношение фаз

Линия АВСП является ликвидусом системы, линия AHJECF — солидусом.

Так как железо, кроме того, что образует с углеродом химическое соединение Fe₃ С, имеет две аллотропические формы α и γ то в системе существуют следующие фазы:

жидкость (жидкий раствор углерода в железе), существующая выше линии ликвидус, обозначаемая везде буквой L ;

цементит Fe_э С — линия DFKL , обозначаемая в дальнейшем химической формулой или буквой Ц;

феррит — структурная составляющая, представляющая собой α-железо, которое в незначительном количестве растворяет углерод; обозначается буквой Ф, α или . Область феррита в системе железо — углерод расположена левее линии GPQ и AHN.

аустенит — структура, представляющая собой твердый раствор углерода в γ-железе. Область аустенита на диаграмме — NJESG . Обозначается аустенит А, γ или Fe_у (С).

Сплавы, содержащие 1.6% С, кристаллизуются в интервале температур, ограниченном линиями ВС и J Е. Ниже липни ВС сплавы состоят из жидкой фазы и аустенита. В процессе кристаллизации состав жидкой фазы изменяется по линии ликвидус, а аустенита — по линии солидус.

После затвердевания (ниже линии солидус J Е) сплавы получают однофазную структуру - аустенит.

Первичные кристаллы аустенита (так же как и δ-феррита) имеют вид дендритов, величина и строение которых определяются перегревом металла выше линии ликвидус, его составом и условиями охлаждения в процессе кристаллизации.

Определяем процентное содержание углерода в фазах:

Количественное соотношение фаз определяем по графику:

Построим кривую охлаждения:

температура

А+Ф(δ)

А

перлит

Время

5. В структуре углеродистой стали 30 после закалки не обнаруживается остаточного аустенита. В структуре углеродистой стали У12 после закалки наблюдается до 30% остаточного аустенита. Объясните причину этого явления в связи с мартенситными кривыми для данных сталей. Какой обработкой можно устранить остаточный аустенит?

Мартенситное превращение не протекает до конца), поэтому в закаленных сталях, имеющих точку ниже 20°С, а именно в углеродистых сталях, содержащих свыше 0,4 — 0,5% С, присутствует остаточный аустенит. Его количество тем больше, чем ниже температура точек М_н и М_к , т. е. чем выше содержание в аустените углерода и легирующих элементов (за исключением Со и А1). В стали с 0,6—1,0% С количество остаточного аустенита не превышает 10%, а в стали, содержащей 1,3 — 1,5% С, оно достигает 30-50%,

В некоторых сталях с высоким содержанием углерода и легирующих элементов - например, в стали с 1,3%С и 12% Сг, количество остаточного аустенита после закалки с высоких температур может достигать 80-100%. Это объясняется снижением температуры, соответствующей точке М_н в область отрицательных температур. При больших количествах остаточного аустенита (20 — 30%) его можно наблюдать в микроструктуре закаленной стали в виде светлых нолей между иглами мартенсита.

Если задержать на некоторое время охлаждение при температуре, лежащей ниже температуры, соответствующей точке М_н например 20°С, то аустенит, сохранившийся непревращенным при охлаждении до этой температуры, становится более устойчивым. Подобная стабилизация аустенита выражается в том, что при последующем понижении температуры превращение аустенита в мартенсит возобновляется не сразу, а происходит при более низкой температуре и менее интенсивно. Количество образующегося в итоге мартенсита оказываемся меньше, чем при непрерывном охлаждении. Это явление стабилизации проявляется более сильно в интервале температур М_н — М_к и зависит от температуры, при которой задерживалось охлаждение. Температура, ниже которой проявляется этот эффект стабилизации, по предложению А. П. Гуляева, обозначается М_с . Явление стабилизации иногда объясняют релаксацией напряжений, которые стимулируют мартенситное превращение.

Остаточной обработкой можно устранить термической обработкой, например отжиг.