Мета роботи. 1.1 На конкретних сплавах, вибраних на діаграмі стану Fe‑Fe3C, вивчити перетворення, що протікають в них при нагріванні та охолодженні

1.1 На конкретних сплавах, вибраних на діаграмі стану Fe‑ Fe₃C, вивчити перетворення, що протікають в них при нагріванні та охолодженні.

1.2 Побудувати криві нагрівання та охолодження різних сплавів із застосуванням правила фаз.

2 Прилади та технічні засоби навчання

Стенд діаграми стану Fe-Fе₃С, альбом мікроструктур різних залізовуглецевих сплавів, крива охолодження чистого заліза.

3 Методичні вказівки до самостійної роботи

Опрацювати за конспектом лекцій та підручниками і рекомендованими посібниками тему " Перетворення в залізовуглецевих сплавах при їх охолодженні і нагріванні". Вникнути в суть перетворення при температурі 727 ^оС, так званого перлітного перетворення. Звернути увагу на те, що зерна аустеніту, які утворюються при нагріванні, тут же розчиняють в собі зерна цементиту, насичуючись до концентрації вуглецю 0, 83%. Вникнути в особливості аусте-нітного перетворення в доевтектоїдних та заевтектоїдних сплавах при нагріванні і перлітного перетворення при охолодженні сплаву.

При нагріванні чавунів до температури 1147 ^оС почина-ється плавлення сплаву незалежно від вмісту вуглецю в ньому. Плавиться при цьому складова чавуну - ледебурит (евтектика). Звернути увагу на те, що евтектика в усіх сплавах характеризується сталим вмістом вуглецю (4, 3%). Кількість вуглецю у сплаві впливає лише на кількість евтектики, що утворюється в процесі кристалізації сплаву. Прослідкувати, як змінюється хімічний склад рідкої та твердої фаз будь-якого сплаву в інтервалі температур між лініями ліквідус і солідус. Область існування чистого аустеніту в залізовуглецевих сплавах обмежена лініями GSEA (з врахуванням того що точки N, Н, В, І суміщені з точкою А діаграми стану). Максимальна розчинність вуглецю в аустеніті припадає на температуру 1147^оС і становить 2, 14%. Мінімальна температура існування аустеніту відповідає 727^оС і при цій температурі в ньому може розчинятись 0, 83%С. Лінія SE визначає зміну розчинності вуглецю в γ - залізі (аустеніті) при зміні температури сплаву.

При 727 ^оС в результаті охолодження аустеніт розпадається на двофазну суміш: ферит і цементит, що носить назву евтектоїд (переліт для залізовуглецевих сплавів), як наслідок того що при цій температурі γ -залізо перетворюється в α -залізо, в якому розчинність вуглецю становить всього 0, 02%. Отже, надлишок вуглецю випадає у вигляді цементиту. Це перетворення відбувається при постійній температурі і на кривій охолодження позначається горизонтальною лінією.

Перетворення при постійній температурі 1147^оС відповідає стану трьохфазної рівноваги (ступінь свободи дорівнює нулю). На лінії ЕСF у рівновазі знаходиться одна рідка і дві тверді фази (аустеніт і цементит). При охолодженні протікає евтектичне перетворення, яке полягає в тому, що рідка фаза містить в собі евтектичну концентрацію вуглецю (4, 3 %) і твердіє, утворюючи евтектичну суміш кристалів аустеніту із вмістом вуглецю 2, 14 % і цементиту з вмістом вуглецю 6, 67 %. Реакцію утворення евтектики записують так:

Р_{4, 3%С} → А_{2, 14%С} + Ц_{6, 67%С}

При нагріванні протікає зворотне перетворення. Евтектику в чавунах називають ледебуритом.

На лінії PSK у рівновазі знаходиться три тверді фази (аустеніт, ферит, цементит). При охолодженні протікає евтектоїдне перетворення: аустеніт, який містить 0, 83 % С, розпадається на евтектоїдну суміш, що складається із зерен фериту з вмістом в ньому 0, 02%С і зерен цементиту. Реакцію записують так:

А_{0, 83%С} → Ф_{0, 02%С} + Ц_{6, 67%С}

При нагріванні сплаву протікає зворотне перетворення. Евтектоїд в залізовуглецевих сплавах носить назву перліту.

4 Завдання і порядок виконання роботи

4.1 Викреслити діаграму стану Fe – Fе₃С (без верхнього лівого кута), сумістивши в точці А точки N, Н, В, J. Нанести позначення ліній.

4.2 Нанести штрихові лінії, що розділяють структурні області діаграми стану і вказати структурні складові, що присутні в кожній області.

4.3 Побудувати криві охолодження та нагрівання заданих викладачем сплавів із застосуванням правила фаз і схематичним зображенням мікроструктури сплаву.

На рисунку 7.1 поданий приклад виконання роботи по пунктах 4.1-4.3