Компоненты и фазы в системе железо -- углерод - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Железо -- металл сероватого цвета. Атомный номер 26, атомная масса 55,85, атомный радиус 0,127 нм. Чистое железо, которое может быть получено в настоящее время, содержит 99,999 % Fe, технические сорта 99,8--99,9 % Fe. Температура плавления железа 1539 °С. Железо имеет две полиморфные модификации и. Модификация a-железа существует при температурах ниже 910 °С и выше 1392 °С (рис. 82). В интервале температур 1392--1539 °С a-железо нередко обозначают как - железо.
Кристаллическая решетка а-железа -- объемно центрированный куб с периодом решетки 0,28606 нм. До температуры 768 °С a-железо магнитно (ферромагнитно). Температуру 768 °С, соответствующую магнитному превращению, т. е. переходу из ферромагнитного состояния в парамагнитное, называют точкой Кюри и обозначают A2.
Плотность а-железа 7,68 г/см3
У-железо существует при температуре 910-- 1392 °С; оно парамагнитно. Кристаллическая решетка у-железа гранецентрированная кубическая (а=0,3645 нм при 910 °С).
Критическую точку превращения (Рис. 82) при 910 °С обозначают соответственно Ас3 (при нагреве) и Аr3 (при охлаждении). Критическую точку перехода ос при 1392 °С обозначают Aс4 (при нагреве) и Аr4 (при охлаждении).
Углерод является неметаллическим элементом II периода IV группы периодической системы, атомный номер 6, плотность 2,5 г/см3, температура плавления 3500 °С, атомный радиус 0,077 нм. Углерод полиморфен. В обычных условиях он находится в виде модификации графита, но может существовать и в виде метастабильной модификации алмаза.
Углерод растворим в железе в жидком и твердом состояниях, а также может быть в виде химического соединения -- цементита, а в высокоуглеродистых сплавах и в виде графита.
В системе Fe--С различают следующие фазы: жидкий сплав, твердые растворы--феррит и аустенит, а также цементит и графит.
Феррит (Ф) -- твердый раствор углерода и других примесей в а-железе. Различают низкотемпературный а-феррит с растворимостью углерода до 0,02 % и высокотемпературный б-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1 %. Атом углерода располагается в решетке феррита в центре грани куба, где помещается сфера радиусом 0,29 атомного радиуса железа, а также в вакансиях, на дислокациях и т. д. Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных полиэдрических зерен.
Феррит (при 0,06 % С) .имеет примерно следующие механические свойства: =250 МПа, =120 МПа, 50 %,ш 80 %, 80--90 НВ.
Аустенит (А) -- твердый раствор углерода и других примесей в - железе. Предельная растворимость углерода в железе -- 2,14 %. Атом углерода в решетке - железа располагается в центре элементарной ячейки, в которой может поместиться сфера радиусом 0,41 R (R --. атомный радиус железа); и в дефектных областях кристалла.
Различные объемы элементарных сфер в ОЦК и ГЦК решетках и предопределили значительно большую растворимость углерода в - железе по сравнению с растворимостью в - железе. Аустенит обладает высокой пластичностью, низкими пределами текучести и прочности. Микроструктура аустенита -- полиэдрические зерна (рис. 82, в).
Цементит (Ц) -- это химическое соединение железа с углеродом -- карбид железа Fe3C В цементите содержится 6,67 % С Цементит имеет сложную ромбическую решетку с плотной упаковкой атомов. Температура плавления цементита точно не определена в связи с возможностью его распада. До температуры 210 °С, обозначаемой A0, цементит ферромагнитен. К характерным особенностям цементита относятся высокая твердость 1000 HV и очень малая пластичность. Цементит является метастабильной фазой. В условиях равновесия в сплавах с высоким содержанием углерода образуется графит.
Графит имеет гексагональную слоистую кристаллическую решетку. Межатомные расстояния в решетке небольшие и составляют 0,142 нм, расстояние между плоскостями равно 0,340 нм. Графит мягок, обладает низкой прочностью и электрической проводимостью.
В сплавах Fe--С существуют две высокоуглеродистые фазы: метастабильная-- цементит и стабильная--графит. Поэтому различают две диаграммы состояния -- метастабильную Fe-- Fe3C и стабильную Fe--С (графит).
Похожие статьи
-
Диаграмма состояния сплавов, образующих ограниченные твердые растворы и эвтектику (рис. 39 и 40). Между линиями ликвидус и солидус в равновесии находятся...
-
Структура сплавов - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Строение металлических сплавов зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты, их образующие. Под структурой, как уже указано ранее,...
-
Полиморфные превращения одного или обоих компонентов сплава изменяют его структуру и свойства. Рис. 43. Диаграмма состояния сплавов, компоненты которых...
-
Твердые растворы - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Твердые растворы - фазы, в которых один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов располагаются в решетке...
-
Диаграмма состояния для случая полной взаимной растворимости компонентов А и В в жидком и твердом состояниях и изменение энергии Гиббса в зависимости от...
-
Частицы примеси имеют ту же решетку с металлом, что дает когерентность роста. Чем больше примесей, тем больше зерен и меньше их размер. Такой рост...
-
Рекристаллизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Первичная рекристаллизация. При дальнейшем повышении температуры подвижность атомов возрастает и при достижении определенной температуры образуются новые...
-
Диаграммы фазового равновесия - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Диаграммы фазового равновесия, или диаграммы состояния, в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и...
-
Холодная и горячая деформации - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве сопротивление металла деформации значительно снижается, т. е. уменьшается предел текучести. Для успешной обработки давлением необходимо точно...
-
1. точечные: - вакансии (дефекты Шоттки), т. е. узлы решетки, в которых атомы отсутствуют - Межузельные атомы (дефекты Френкеля) образуются в результате...
-
Химические соединения - Характеристика и структурные методы исследования металлов
Характерные особенности химических соединений: 1. Кристаллическая решетка отличается от решеток компонентов, образующих соединение. 2. В соединении...
-
Переход сплава из жидкого состояния в твердое, как и при Кристаллизации чистых металлов, протекает только при наличии некоторого переохлаждения, когда...
-
Атомно-кристаллическая структура - взаимное расположение атомов (ионов), существующее в реальном кристалле. Атомы (ионы) располагаются на таком...
-
Возврат и полигонизация - Характеристика и структурные методы исследования металлов
При нагреве до сравнительно низких температур (обычно ниже (0,2--0,3) Тдл1) начинается процесс возврата, под которым понимают повышение структурного...
-
Все металлы и металлические сплавы - тела кристаллические, атомы (ионы) расположены в металлах закономерно в отличие от аморфных тел, в которых атомы...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Переходную характеристику по задающему воздействию строят на основании ее передаточной функции Данная характеристика представлена на рисунке 1.12...
-
Сплавы на основе системы алюминий - кремний Сплавы Al - Si являются наиболее распространенными литейными алюминиевыми сплавами. Это связано с хорошим...
-
Первый путь снижения горячеломкости - выбор оптимального состава по основным компонентам при разработке новых и улучшении существующих сплавов. Выбирая...
-
На рисунке 2.7 представлена принципиальная схема системы электропривода, а также на рисунке 2.8 его структурная схема. Рисунок 2.7- Принципиальная схема...
-
Для анализа структурообразования в литейных сплавах Al - Cu используется участок диаграммы состояния от Al до первого химического соединения (CuAl2)...
-
Электроннолучевая плавка металлов Для получения особо чистых металлов и сплавов используют электроннолучевую плавку. Плавка основана на использовании...
-
Четвертый путь снижения горячеломкости - введение в сплав малых технологических добавок. Под технологическими добавками понимают такие малые добавки,...
-
Органолептические показатели качества Органолептическая оценка кулинарной продукции проводится по 25-балльной системе. На предприятиях питания этот...
-
Примеси оказывают разнообразное и часто очень сильное действие на горячеломкость. Роль примесей неоднократно обсуждалась применительно к самым разным...
-
Восстановление оксидов металлов - Сущность и особенности производства чугуна
Физико-химические основы восстановительных процессов Одним из условий получения чугуна в доменной печи является удаление кислорода из оксидов, металлы...
-
Влияние состава и структуры на горячеломкость при литье сплавов Влияние формы и размеров зерен на горячеломкость Измельчение зерна - это один из хорошо...
-
Для анализа кристаллизационного процесса был выполнен ДТА сплавов системы Al - Si с содержанием Si: 0.25, 0.5, 1.0, 3.0 и 5.0 %. Основные параметры...
-
Для подтверждения данных, полученных методом исследования опытных сплавов по кольцевой пробе, был использован метод дифференциального термического...
-
Методика приготовления опытных сплавов Для приготовления опытных сплавов использовалась электрическая печь сопротивления шахтного типа мощностью 10 КВт с...
-
Свойства алюминия Алюминий - металл серебристо-белого цвета. Он не имеет полиморфных превращений. Алюминий обладает малой плотностью, хорошими...
-
Свойства меди Медь - металл красновато-розового цвета, медь менее тугоплавка, чем железо, но имеет большую плотность. Медь обладает хорошей...
-
Исследование зависимости горячеломкости от состава в количественной форме впервые было выполнено Вэрэ на примере системы Al - Si. По его данным, при...
-
Введение - Исследование горячеломкости литейных сплавов на основе систем Al-Si, Al-Cu, Al-Si-Cu
Развитие современной науки и техники показало, что важной составляющей технологического производства являются качественные показатели получаемой...
-
Классификация и маркировка чугунов. - Классификация и маркировка сталей и чугунов
Чугунами называют сплавы железа с углеродом, содержащие более 2,14% углерода. Они содержат те же примеси, что и сталь, но в большем количестве. В...
-
Основные характеристики исследуемых смазочно-охлаждающих жидкостей Объектом исследования являлись образцы смазочно-охлаждающих жидкостей трех различных...
-
Месторождение представляет собой крупное антиклинальное подсолевое поднятие платформенного типа северо-восточного простирания. Продуктивные пласты в нем...
-
Физико-химическая характеристика нефти месторождении Тенгиз Месторождение расположено на северо-восточном побережье Каспийского моря, в 150 км к...
-
Исследование временных характеристик Для того, чтобы исследовать динамические свойства системы, рассмотрим временные и частотные характеристики системы....
-
Свойства масляных СОЖ условно разделяют на пять групп: физико-химические и функциональные свойства; химическая активность; эксплуатационные и...
Компоненты и фазы в системе железо -- углерод - Характеристика и структурные методы исследования металлов