Диаграми на състоянието на сплавта
Диаграма на състоянието на сплавите, образуващи неограничени твърди разтвори.
Диаграма на състоянието на сплавите, образуващи ограничени твърди разтвори.
Диаграма на състоянието на сплави, образуващи неограничени твърди разтвори и перитектика.
Смес от кристали в сплав се нарича евтектична или евтектична смес, ако кристализира от течност при температура, по-ниска от точките на топене на отделните компоненти, които образуват тази сплав (на гръцки евтектос означава лесно топим, топим).
Процесът на образуване на нова фаза поради разтварянето (топенето) на старата фаза в течност се наричаперитектичен.Температурата, при която протича този процес, се нарича перитектичен.
В момента на образуване на твърд разтвор при тези условия трябва да съществуват три фази: две взаимодействащи една с друга, а третата - твърд разтвор, получен в резултат на това взаимодействие. Следователно, в съответствие с фазовото правило, образуването на твърд разтвор чрез перитектична реакция протича при постоянна температура и на фазовата диаграма трябва да съответства на линия, успоредна на оста на състава, а на кривите на охлаждане - стоп (платформа).
Линия на ликвидус- над температурите, образуващи тази линия, всички сплави на дадена двойка компоненти са напълно в течно състояние.
Линия на солидус- при температури под тази линия всички сплави, състоящи се от дадена двойка компоненти, са напълно в твърдо състояние. Между тези линии част от сплавта е в твърдо състояние, а част е в течно състояние.
За да се определи относителното количество (маса) на съвместно съществуващи фази и структурни компоненти на една сплав, се използва правилотона сегментитена конода.
Konodaесегмент от хоризонтална линия или изотерма, начертана вътре в двуфазната област на диаграмата на състоянието, докато се пресече с граничните линии на двуфазната област.
Правилото на сегментите на конода.За определяне на количеството течна и твърда фаза на сплавта според диаграмата на състоянието:
1. Възстановете перпендикуляра към точката, характеризираща състава на дадена сплав (т.е. начертайте линия на сплавта).
2. При дадена температура начертайте конода - хоризонтална линия (изотерма) до пресичане с линиите, ограничаващи тази област.
3. Съотношението между течната и твърдата част на сплавта ще бъде обратно пропорционално на сегментите, на които линията на сплавта разделя конода.
4. За да се определи количеството на твърдата част от сплавта, е необходимо да се вземе съотношението на дължината на сегмента, съседен на течната част на сплавта, към дължината на целия конод.
5. За да се определи количеството на течната част на сплавта, е необходимо да се вземе съотношението на дължината на сегмента, съседен на твърдата част на сплавта, към дължината на целия конод. Тъй като температурата не е включена в количествения израз, правилото на сегментите е вярно за всяка температура и следователно за всички двуфазни области на различни диаграми на състоянието.
Диаграма на състоянието на желязо-циментит: фази, структурни компоненти
Сплавите желязо-въглеродса сложни системи, състоящи се от 5-6 или повече компонента. Един от тях попада в сплави в процеса на металургична обработка (силиций, сяра, фосфор, кислород, водород и др.) -примеси,други се въвеждат специално в сплави, за да променят свойствата им в правилната посока (хром, никел, молибден, волфрам и др.) -легиращи елементи.
Основните елементи, които определят структурата и свойствата са желязото и въглеродът. Следователно тези сложни сплави се считат за двойни - желязо-въглерод ивлиянието на примесите и легиращите елементи се разглежда независимо в съответните раздели. На практика се използватсплави, съдържащи o C и над 1392 C o. В интервала1392-1539 CoFe - α често се означава като Fe - γ.
Кристална решетка Fe - αобемно-центриран куб с период на решетка 2,8606 A.
До 768оС (точка на Кюри)е феромагнетик, при по-високи температури е парамагнитен.
Кристалната решетка на Fe- γе лицево-центриран куб с период на решетка 3,645 A. Плътността е по-висока - 8,0 - 8,1 g / cm3. Това означава, че при полиморфна трансформация алфа --> гама е компресирана, обемен ефект - 1%.
Полиморфната трансформация е свързана с разликата в промяната на свободната енергия на bcc и fcc решетките с температура.
Температурите на трансформация в твърдо състояние се наричат критични точки и се означават с буквата А със съответните индекси.AcиArне съвпадат поради термичен хистерезис (всички трансформации възникват при известно нагряване или преохлаждане).
Свойства на техническото желязо при 20 0 С: HB 80; 220-250 MPa.
Въглерод.В природата се среща в две алотропни форми - диамант и графит, атомен номер 6, плътност 2,5 g/cm3, атомна маса 12, атомен радиус 0,77 A, точка на топене 3500 0 C. Въглеродът е полиморфен. При атмосферно налягане стабилна модификация на графит. Графитната решетка е шестоъгълна, структурата е слоеста. Слаби връзки между паралелни слоеве от атоми и много силни (ковалентни) връзки между атомите вътре в слоя.
Въглеродът е разтворим в желязо в течно и твърдо състояние и може да бъде под формата на химично съединение железен карбид-цементит и във високовъглеродни сплави под форматаграфит.
В системата желязо-въглерод се разграничават следните фази: течна сплав, интерстициални твърди разтвори - ферит и аустенит, химични съединения - цементит и графит.
Ферит(F)- твърд разтвор на включване на въглерод (и други примеси) в желязо, решетка, BCC. Има алфа ферит с максимална разтворимост на въглерод от 0,025% (при 727 0 С) и минимална разтворимост от 0,006% (при 20 0 С) и високотемпературен ферит с ограничаваща разтворимост на въглерод от 0,1% (при 1499 0 С).
Въглеродните атоми са разположени във феритната решетка в центъра на лицето на куба, където има максимална пора. Механичните свойства на алфа ферита са близки до тези на армко желязото. До 768 0 C феромагнитен.
Аустенит (А)- твърд разтвор на включване на въглерод (и други примеси) в гама-желязна fcc решетка. Пределна разтворимост - 2,14 (при 1147 ° C). Въглеродните атоми в решетката на гама желязото са разположени в центъра на елементарната клетка, където може да се побере сфера с радиус 0,41 атомен радиус на желязото, т.е. близо до атомния радиус на въглерода и в дефектни области на кристала. Аустенитът има висока пластичност и относително ниска якост.
Цементит (C)- железен карбид, има сложна орторомбична решетка. Точката на топене поради неговата метастабилност при високи температури не е точно установена (1250-1550 0 C). До 221 0 C (A) феромагнитен.
Цементитът има много висока твърдост (> HB 800) и практически нулева пластичност. Може да образува заместващи и интерстициални твърди разтвори с други елементи. Когато железните атоми се заменят с атоми на други метали, се образува легиран цементит (Fe, W, Cr). Графит - неговите структурни свойства са описани по-горе.