КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Основна теория на сплави. Диаграми на бинарни системи

4.1. Структурата на сплави:

Чисти метали имат ниска якост и не осигуряват желаните механични и технологичните свойства, така че най-широко в областта (промишлен) използване сплави.

Той призова материал сплав метал, получен чрез сливане на две или повече изходни материали, за предпочитане метален, и има метални свойства.

Понастоящем сплави, получени:

- Fusion;

- Sintered (прахова металургия);

- Електролиза;

- Сублимация (сублимация);

- Разпръскване на плазма и др.

Вещества, които сплавта се наричат компоненти.

В сплави на различни компоненти могат да взаимодействат един с друг, за да образуват определена фаза.

Фаза се нарича хомогенна по химичен състав, кристална структура, физични свойства на хетерогенен термодинамична система, отделени от останалите части на интерфейса, през който химическия състав или структура се променя рязко.

Система - набор от фази, които са в равновесие и ограничени интерфейси.

Основната твърдата фаза може да се образува чрез кристализация сплави, твърди разтвори, химични съединения, механична смес.

Твърдите разтвори са наречени фази, където един от компонентите на сплавта запазва кристалната решетка, а останалите атоми или други компоненти са подредени в кристалната решетка на първия компонент (разтворителя), промяна на неговите размери (периоди).

Твърди разтвори имат тип на метални връзки. Поради естеството на разпределението на разтворените твърди разтвори атоми са изтъкнати в кристалната решетка на разтворителя: (. Фигура 5.1) замяната, разполагането, изваждане.

Фиг. 4.1. Диаграма на структурата на кристални решетки: и - заместващата твърд разтвор; б - интерстициален твърд разтвор.

Заместващи твърди разтвори се получават чрез заместване на атомите в кристалната решетка на атомите разтворител разтваря компонент (фиг. 5.1A). Заместители твърд разтвор, може да бъде ограничено и

неограничен разтворимост и може да бъде оформен съгласно следните условия:

- Компонентите трябва да имат един и същи вид на кристалните решетки;

- Разликата в атомни компоненти радиуси не трябва да бъде повече от 8-13% (разликата в атомна радиуси на по-малко от 8% се извършва пълно взаимно разтворимост на един компонент в друга и формира неограничен твърд разтвор, с разлика в атомна радиуси в диапазона 8-13% разтвори на ограничена разтворимост на получена един компонент в другата, разликата в атомен радиус по-голям от 15%, се извършва пълно взаимно неразтворимост на сместа и образуването на механично или химично съединение);



- Компоненти трябва да принадлежат към същата група на периодичната таблица, или в близост до, имат структура в близост до валентните черупките на атоми (по-голяма е разликата в валентността на елементите, влизащи в зацепване, толкова по-ниска разтворимост).

Например: разтворим 38% Zn (2-валентен), 9% Al в меден (Си), с лице кубична решетка (FCC) (3 - валентна), 6% В (5 - валентна). Системата Au - Ag има пълно взаимно разтворимост.

Твърди разтвори (ris.5.1b) са оформени само ако имплантирани атоми са малки и проникват в порите на кристалната решетка на разтворителя (Н, С, N, В ).

Твърдите разтвори са оформени изваждане на базата на метални съединения (интерметални), структура, в която местата на решетката не са заети от атома на един от компонентите.

Твърди разтвори са отбелязани с малки гръцки букви (Фигура 4.2)

Фиг. 4.2. Структурата на схема на твърдия разтвор (компонент В към А)

При определени условия, разтворените елемент атомите могат да заемат определени места в решетката, т.е. подреден подредени. Такива твърди разтвори се наричат подредени твърди разтвори (фигура 4.3).

Фиг. 4.3. Поръчано кристална решетка на твърди разтвори в Cu на система - Au

При поръчка на решетка (дифузия отгряване) променили решетка период, но видът на решетка остава. Например, подредена решение CuAu (1: 1) има лице-центриран тетрагоналния решетка с коефициент периоди в / с = 0.935 и неподреден решение - с периоди на лицето-кубична съотношение C / а = 1.

Твърди решения са в основата на най-промишлена структурна и инструмент сплав и имат добра технологична пластичност.

4.2. химикали:

Характерните черти на химични съединения са:

- Кристалната решетка се различава от решетката компоненти образуващи връзка (фигура 5.4). Атомите в решетката на съединение са подредени по реда, т.е. Всеки компонент атоми са подредени редовно и по някои решетъчни сайтове. Повечето от химически съединения имат комплекс кристална структура;

- Във връзка винаги се поддържа обикновено кратно на съотношението на компонентите. Това ни дава възможност да изразят своята структура проста формула A н B м, където A и B - съответните елементи; н и м - прости числа. Например, CuAl 2 атомно съотношение на Cu и Al - 1: 2;

- Свойствата на връзката са много различни от свойствата на нейните съставни компоненти;

- Температура на топене (дисоциация) постоянен;

- Образуването на химично съединение е придружено от значително термично въздействие.

Фиг. 5.4. Кристалната решетка: една - Na; б - химично съединение NaCl

Химикалите са разделени в две групи:

- Връзки с нормална валентност, т.е., метални съединения с типични неметали. Такива съединения включват оксиди, сулфиди, хлориди. В сплави на тези съединения са налични под формата на така наречените неметални включвания;

- Метални съединения, които са най-различни видове атомни облигации (металик, ковалентна, йонна) и по този начин се характеризират с метален блясък, и проводимост, в някои случаи свръхпроводимост. Метални съединения са твърди при обикновени температури, и са крехки, но когато се нагрява до температура равна на 70 ... 90% от температурата на топене на тези съединения са много пластмаса, поради по-големия дял от нагряване на метален връзката между атоми.

За междинни стойности на разликата в атомна размер и образуването на химически съединения. Те включват:

- Laves фази (стабилно химично съединение с йонен тип връзка), която се образува между елементите от различно естество, атомни диаметри са приблизително в съотношение 1: 1.2. Тези фази отговарят на условията, характеризиращи химическото съединение с съотношението на атома, който се вписва във формулата AB 2. Например: MgZn 2, MgNi 2 ..

Laves фаза интерметални появи като подсилваща фаза в свръхсплави.

- Фаза на изпълнение, които образуват металите преход с металоиди, като малък атомен радиус. Фазите на изпълнение се образуват, ако съотношението на атомен радиус металоид на метал атомен радиус е равен на или по-малко от 0.59. За разлика от фазите Laves, образуването на междинни фази метали образуват прости решетки (обикновено Ск, FCC, НСР). В този случай, химичните съединения, които имат съотношение атома вписват в прости формули. Например:

Me 4 X: Fe 4 N, Mn 4 N;

Me 2 X: W 2 C, Mo 2 C, Fe 2 N;

MX: WC, VC, Тик, NBC, калай.

Карбиди и нитриди, които се срещат в стомани са междинни фази.

4.3. Electronic съединение (фаза Хюм - Броеница):

Този тип съединения се образува между двете групи на метали: Cu, Ag, Au, Fe, Co, Ni, Pt, Pd в метали от групата на Бъди, Zn, Cd, Al, Sn, Si. Съединения от този тип имат определено съотношение на броя на валентните електрони на броя на атоми, т.е. определен електрон концентрация. Всяка съотношение на броя на валентните електрони и броят на атомите съответства на определен вид на кристална решетка: съотношение 3: 2 (1.5) е оформена Ск решетка (б - фаза). Например, Cu-Zn химическо съединение, Cu-Be, Cu 5 Sn, NiAl; в съотношение 21: 13 (1.62) образува комплекс кубичен решетка (G - фаза). Например, химично съединение Cu 5 Zn 8, Cu 3 8 Cd, Cu 81 Sn 8; в съотношение 7: 4 (1.75), шестоъгълна решетка (Е - фаза). Например, химични съединения CuZn 3, CuCd 3, Cu 3 Si, Cu 3 Sn.

Когато слети преходни метални атоми, които имат подобен размер, образувани фази на променлив състав (и - фаза). Тези фази са частично подредени комплекс решетка.

сплави желязо, съдържащи повече от 20% Cr, които се използват като устойчиви на корозия материали на строителство, много бавно охлаждане на твърд разтвор региона или изотермични багажното при 800-600 ° С води до образуването на кристали и - фаза, той е придружен от рязко увеличаване на твърдостта и крехкост сплави.

4.4. Механична смес:

Механично сплавяване смес компоненти образувани от голямата разлика в атомна радиуси, значителна разлика електромеханични свойства при взаимното им разтворимост е много малка и не реагира химически да се образува химично съединение. При тези условия, сплавта ще се състои от кристали (Фигура 5.5.) На изходните компоненти (например:. Pb-Sb сплави, Zn-Sn, Pb, Bi и др).

Механично смес може да се образува:

- В резултат на кристализация, когато едновременно течност кристализира от компоненти А и В (евтектична - W ® А + В)

- В резултат на кристализация, когато едновременно течност кристализира от твърди разтвори А и Б (евтектична - X ® А + В);

- В резултат на разпадането на твърдия разтвор на две твърди фази (евтектоидните - g®a + A N B м).

Фиг. 5.5. Символ механични смеси

4.5. Членка диаграма:

В диаграмата на състоянията - графично представяне на състоянието фаза на сплавите съгласно температурата и концентрацията на компонентите при равновесни условия.

В същото време, трябва да се помни, че абсолютната липса на взаимна разтворимост в реални сплави не се случи. Компоненти на елементите на сплавта от него са обозначени със символи.

Диаграмата на фаза ви позволява да:

- Определя се за всяка сплав, която фази при температури, които са в равновесие;

- Създаване на състава и съотношението на фази в равновесие;

- Предвиждане приблизителната структура на сплавта, и понякога да се определи съотношението на структурните компоненти.

Общи модели на съвместно съществуване на стабилни фази, отговарящи на условията за равновесие, могат да бъдат изразени в математическа форма, известна като фаза правило или закон Гибс.

Правилото за фаза (или закона на Гибс) количествено връзката между степента на свобода на системата и на броя на фазите и компоненти:

C = K - F + 2

когато (ако приемем, постоянен натиск за метали, т.е. P - Конст)

С - броят на степените на свобода, т.е., броят на външни (температура и налягане) и вътрешни (концентрация) фактори, които могат да бъдат променени без да се променя броя на фазите;

K - брой на компонентите в системата;

F - брой на фазите.

Пример: Ако C = 0, тогава всяка промяна на температурата предизвиква промяна в броя на фазите; ако с = 1, е възможно да се промени температурата без да се променя броя на фазите.

В течно състояние:

F = 1 - една фаза;

K = 1 - един от компонентите (чист метал);

C = 1 1 + 1 = 1 - Можете да промените температурата, без да променя състоянието на агрегация.

По време на кристализация:

F = 2 - две фази (течни кристали +)

K = 1 - един компонент (чист метал);

C = 1 - 2 + 1 = 0 - баланс при строго определена температура (Tm)

След определяне степента на свобода за чист метал и сплав в течно състояние и по време на кристализация, че е възможно да се изгради на отоплителни криви в температурата на координати - време (Фигура 6.1, 6.2).


Фиг. 6.1. Отопление крива фиг. 6.2. крива отопление

чиста метална сплав

Степента на свобода на сплавта по време на кристализация:

F = 2 - два етапа;

К = 2 - два компонента;

C = 1 - 2 + 2.

4.6.1. Изграждане на фазова диаграма (равновесие)

За изграждането на фазова диаграма, особено за определяне на температурата на втвърдяване на сплав, използвана термичен анализ. За проучване на трансформация на сплавта в твърдо състояние, като се използват методите на физико-химичен анализ:

- Микроанализ;

- X-лъчи;

- Дилатометрични;

- Електрическо съпротивление;

- Acoustic.

Термичен метод на конструиране на диаграми последователност (компоненти А и В, фазите А, L):

- Няколко сплави произведени с известна концентрация (сплав I, II, III, компонентите А и В) (виж фигура 6.3.);

Фиг. 6.3. В фазова диаграма на образуването на неограничени твърди разтвори вграден термичен метод (схема тип II)

- За всяка сплав изграждане охлаждане криви на температурата на координати - време, която определя температурата на началото и края на кристализацията на сплавта;

- Изграждане на държавната схема в температурата на координати - концентрацията, които маркират началото и края на кристализация намерена в кривите на охлаждане.

Диаграмата на фаза се получава чрез свързване на критичните точки т А, Т 1, т 3, т 5, т Б, т 6, т 4, т 2, т гладка криви. Получената крива е Т Т 1 т 3 т 5 тона Б - геометрична изображение на диаграма фаза (точка, линия или повърхност) в зависимост от началото на кристализация температура (или пълно топене) на химическия състав на сплавта. Тази линия се нарича втечняване линия. Curve т А т 2 т 4 т 6 т 8 - геометрична изображение (точка, линия или повърхност) за състоянието на температура diagrmme край на кристализация (или начало на стапяне) на химичното състояние на сплавта Тази линия се нарича солид линия.

4.6.2. Правило сегменти или лост правило

В кристализационния процес концентрацията на компонент промяна на фазите и броя на фазите. За да ги определи, е правилото за фаза.

Да разгледаме процеса на кристализация на всяка сплав (Фигура 6.4) състава на 50% А и 50% B при много бавно охлаждане (когато му дойде времето да се вземе процесите на дифузия).

Фиг. 6.4. Охладителната кривата на сплавта (а) и диаграма на състоянието на сплавта с неограничен разтворимост в твърдо състояние (б)

Когато температурата Т А кристализация започва.

В процеса на кристализация при температура на Т А и Т с фазово разделяне на кристали на (а) от твърд разтвор на различен състав течност.

Благодарение на дифузионни процеси (с бавно охлаждане) състава на промените в течна фаза на ● A ® N ® P ® T (втечняване линия) (Фигура 6.4) крива. Съставът на кристалите варира в съответствие солид M®L®K® т C (М - Т в) (фигура 6.4).

В края на кристализация (т C точка) на състава на кристалите като състава на началната фаза (Фигура 6.4).

В реални условия на бързо охлаждане структура не е хомогенни кристали (Фигура 6.4), като скоростта на кристализация е по-висока от скоростта на дифузия. Хетерогенността на химическия състав вътре в зърното се нарича на дендритни сегрегация.

За да се определи концентрацията на съставките на фази, през дадена точка, която характеризира състоянието на сплавта, извършва хоризонтална линия (вратовръзка линии) до пресичането с линиите, ограничаващи областта (Фигура 6. 4.); проекцията на пресечните точки на свързващите линии с линиите на ос на графиката показва съставите на фазови концентрация.

Например, при температура Т химичен състав се определя от първичен кристал проекция точка М на оста на концентрация; в Т1, съставът на течната фаза се определя от проекцията на N на оста на концентрация и състав на твърдата фаза - проекцията на точката L.

С цел да се определи количественото съотношение на фазите се провежда през дадена точка хоризонтална линия (conodes). Участъци на линията между заданието и точките, които определят състава фаза, са обратно пропорционално на броя на тези фази.

Например, когато T 1 (фигура 6.4) количество на течната фаза се определя от съотношението на сегментите: т 1L / Nl * 100%; количество на твърди вещества - Nt съотношение 1 / Nl * 100%.

4.6.3. Диаграмата на фаза за сплави на формиране на механична смес от чистите компоненти (пиша)

И двата компонента А и Б в течно състояние неопределено разтворим в твърдо - не разтворими и не образуват химични съединения (олово - антимон) (. Фигура 6.5). Компонентите А и В взаимодействат един с друг по време на кристализацията и образуват механична смес.

Механично смес от два или повече видове кристали, докато кристализиране от течната фаза нарича евтектична. Тази трансформация се провежда при постоянна температура и степента на свобода равна на нула. Това преобразуване се нарича инвариантен и може да се изрази със следната схема:

т - Конст

L в ® A + B

Съгласно фиг. 6.5:

DIA - втечняване линия (линия на появата на кристализация);

DSE - солид (евтектична хоризонтално), на края на кристализация линия.

В кривата на охлаждане (фигура 6.5). Алуминиеви 1:

земя 0 -1 съответства на охлаждане на стопената сплав;

част 1 - 2 - за разделяне на кристали;

раздел 2 - 2 ¢ - съвместното разпределение на кристали A и B.

Фиг. 6.5. Охладителната кривата на сплави (а) и аз вид диаграма (б)

Сплавите с концентрацията на компонент B до точка В, наречен dozvtekticheskimi, с концентрация на компонент В е по-голяма от точка C - хиперевтектични.

състояние 4.6.4Diagramma за сплавите с ограничена разтворимост в твърдо състояние (тип III) на

Фигура III описва два вида компоненти A и B, безкрайно разтворим в течно състояние е ограничено - в твърда и не образуват химични съединения (калай - олово).

При кристализация компоненти А и В реагират и да се образува фаза (Фигура 6.6.):

а - твърд разтвор на компонент Б към А;

б - твърд разтвор на компонент А към В;

а аз, б II - вторични кристали (твърди кристали чрез намаляване на разтворимостта).

а) б)

(Α + β) - евтектична

Фиг. 6.6. крива кристализация (а) и фазова диаграма на евтектична (б)

Ограничаване на разтворимостта на компонент В в компонента А определя точка D (фигура. 6.6). С промяната на температурата промени разтворимостта на компонент В Към на линията DF, поради промяна на разтворимостта е изборът на вторични кристали В II (фиг. 6.7). Точка C определя крайната разтворимост на компонентите А до точка Б. В зависимост от температурата разтворимостта на компонент А до точка Б не се променя (CE линия, фигура 6.6, б), и следователно няма вторични кристали на II. DF линия, наречена линия solvius.

Solvius - графично изображение (точка, линия, повърхност) на фаза диаграмата на разтворимост температура гранични елементи в твърдо състояние на химическия състав.

Фиг. 6.7. кристализация схема сплав I

Фиг. 6.8. Шофиране кристализация сплав II

Средно кристализация може да се дължи на промени в разтворимост.

Кристализация на алуминиеви II (фиг. 6.7) (hypoeutectic) води до образуването на евтектични (фиг. 6.8), т. Е. три фази са балансирани, с други думи, има инвариантна трансформация (С = 0), и това се отразява хоризонтална платформа охлаждане крива (фиг. 6.6 а).

4.6.5. Графика с peritectics

Друг вид на реализация е инвариантен (фаза преобразуване) се получава, когато течната фаза взаимодейства с предварително Отделените кристали (б - фаза) и образуване на нов тип кристали на (а - фаза) (фигура 6.9): L C + б D T Конст ® на P.

С = 2

Фиг. 6.9. Диаграмата на фаза с peritectics (А) и кривата

охлаждане на сплавта I (б)

4.6.6. Диаграмата на фаза за сплави на формиране на химическо съединение (IV тип)

(. Фигура 6.10) От компонентите А и В образуват химически съединение А пв m, тогава диаграмата има перпендикулярна линия, съответстваща компоненти в комбинация съотношение химикал (N: т).

Устойчиво химическо съединение има постоянна температура на топене, така че може да се разглежда като отделен компонент и IV тип диаграма може да се разглежда като две графики с компоненти A + A н B м и н B м + B. Виж графиката зависи от взаимодействието на компонентите А и В между и химично съединение.

Фиг. 6.10. диаграми на състоянията с химични съединения: а - на цифрите I вид тип; б - за род диаграма тип III

4.6.7. Графика Communication състояние на сплавта с неговите свойства (независимо)

диаграма, показваща, зависи от това, което фази формират двата компонента. Свойствата на сплавта също зависят от това, което или който съединение фаза формира от компонентите на сплавта. Ето защо, между възгледите на фазова диаграма на свойствата на сплав и има някаква връзка. Фиг. 6.12 показва основните видове държавна диаграми и съответните модели на промяна в свойствата на сплавта с концентрацията. Методът на изследване на свойствата се променят в зависимост от промени в състава и строежа на диаграма "структура - имот" е бил поставен в основата Kurnakov разработен тяхното физическо - химичен анализ на сплави.

Фиг. 6.12. Връзката между структурата на сплави (диаграма на състоянието) и техните свойства

Според A.A.Bochvaru съществува връзка между типа на диаграмата и технологични свойства.

Сплави с структурата на твърдите решения са гъвкави, лесно се деформира (валцувани, ковани, пресовани).

Сплави, които имат структурата на компонент евтектична, има добри свойства за леене (флуидност, малко свиване, свиват мивка концентриран).


5. АНАЛИЗ СХЕМА "IRON - ЦИМЕНТ"

Компоненти на системата - желязо Fe и въглероден C (Фигура 7.1.).

Фиг. 7.1. Фаза схема на "желязо - железен карбид» (Fe - Fe 3 C)

Характеристики на графиката се определят от полиморфизъм на желязо и въглерод, и желязо феромагнетизъм:

- От 1539 - 1392 ° C има ск решетка, желязо такава модификация, наречена г (Fe);

- От 1392 - 911 ° C желязо има FCC решетка, тази модификация се нарича желязо г (Fe);

- По-долу 911 ° C желязо има ск решетка, тази модификация се нарича (Fe);

- При температура 768 ° С губи магнитните свойства на желязо, и тази температура се нарича точка на Кюри.

Всяка модификация разтворимо желязо строго определено количество въглероден да образуват плътни междинни решения:

- D - ферит - въглероден разтвор в г (Fe), с решетка ск. Максималната разтворимост на въглерод в г (Fe) е 0.1% при температура от около 1499 ° С;

- Аустенит - твърд разтвор на въглерод в г (Fe) с решетка FCC. Максималната разтворимост на въглерод в г (Fe) е 2.14% при температура от около 1147 ° С;

- А - ферит - твърд разтвор на въглерод в (Fe), с решетка ск. Максималната разтворимост на въглерод в (Fe) е 0.025% при температура 727 ° С

Освен посочените по-горе твърди решения в Fe - C високо съдържание на въглерод, образуван две фази:

- Цимент - химическо съединение Fe 3 C с комплекс орторомбична решетка, която съдържа 6,67% въглерод и има точка на топене T m = 1260 ° C. Тази фаза е метастабилна, способен гниене (Fe 3 C ® 3Fe + C м);

- Graphite - въглероден модификация с HCP решетка. Тази фаза е стабилна, се състои от 100% въглерод и има температура на топене Тт = 3600 ° С

В допълнение към фазите под формата на твърди разтвори в таблицата са областта на съществуване на механични смеси:

- Перлит - механична смес (евтектоидните) ферит и цементит, съдържащ 0,8% C; (Фигура 7.1, точка S.)

- Ledebur - механична смес (евтектична) цементит и аустенит в температурния диапазон от 1147-727 ° С и цементит или перлит при температури под 727 ° С, съдържащ 4.3% въглерод (фигура 7.1, точка С).

Плътната линия показва схема Fe - на Fe 3 C, прекъсната - диаграма Fe - C (Фигура 7.1). Основната фигура е Fe - Fe 3 C еднофазни региона на диаграмата:

- Над линия ABCD на (втечняване линия) - на течност (L);

- Ан област - с площ г - ферит;

- Регион NJESG - аустенит регион;

- GPQ област - с площ по - ферит;

- Line LD или KD - район на цементит Fe 3 C.

В останалата част на диаграма - двуфазна (фигура 7.1.): Ledebour, перлит, и комбинации от тях.

5.1. Характерни линии и точки на диаграма Fe - Fe 3 C

ABCD линия - линията на втечняване - стартовата линия на кристализацията на сплав и се състои от три части:

- AB - началото на образуването на феритни D-;

- BC - началото на кристализацията на аустенит;

- CD - началото на кристализацията на цементит Fe 3 В.

AHJECF линия - линията на солид - линията на края на кристализация на сплавта и се състои от няколко части:

- AH - края на кристализация на d- ферит;

- JE - в крайна аустенит кристализация;

- HJB - peritectic трансформация ред:

F + Fe г H 1499 ® Fe г J или F B + F H 1499 ® A Raus J

- ECF - евтектична линия:

F до 1147гр ® E + Fe 3 C F или F до 1147 ® A + C E I

Другите линии съответстват на трансформации в твърдо състояние:

- NH и Ню Джърси (A 4) - Онлайн начало и край на полиморфна трансформация Fe г «Fe г;

- GS (A 3) и GP - Онлайн начало и край на полиморфна трансформация Fe ж «Fe един;

- ES (A V) - линията на разделяне на вторичния цементит от аустенит (Fe 3 C II) чрез промяна на разтворимостта на въглерода в ж-желязо. Тази линия се нарича solvius линия;

- PQ - разделителна линия на третичен цементит (Fe 3 C III) чрез промяна на разтворимостта на въглерод в желязо a-;

- PSK (A 1) - евтектоидните трансформация линия във всички сплави на съдържанието на въглероден независимо са:

Fe ж S 727 ® Fe на P + Fe 3 C К или устата ® F R + D II

- KD - Онлайн наличието на химическо съединение Fe 3 C (цементит);

- MO (A2) - 768 C - Онлайн магнитен трансформация ферит (желязо загуба магнитни свойства).

Физическият смисъл на точките с данни:

- А - температурата на топене и кристализация на чисто желязо;

- B - peritectic точка;

- С - точката на евтектична;

- D - температурата на топене и кристализация на цементит;

- N и G - полиморфна температура трансформация на чисто желязо;

- Н - границата на разтворимост на въглерод в г - желязо;

- Е - границата на разтворимост на въглерод в ж - желязо;

- S - евтектоидните точка;

- P и Q - от гледна точка на граница на разтворимост на въглерод в - желязо;

- М - точка преобразуване на магнитно желязо (точката на Кюри).

A 1, A 2, A 3, A 4 - приет от символите на фазови превръщания.

5.2. Практическо приложение диаграми Fe - Fe 3 C

Диаграма Fe - Fe 3 C ви позволява да:

- Да се ​​определи температурата на преход на фаза (топене, кристализация, полиморфни превръщания, разтворимостта на температура фаза;

- За да се определи температурата варира термична обработка, студен и горещ метал, формиращи.

5.3. Класификация на сплави Fe - Fe 3 C

желязо-въглеродни сплави се разделят на две групи:

- Дали: желязо-въглеродните сплави, съдържащи до 2,14% С, кристализацията на която завършва с образуването на аустенит, те имат висока пластичност, добра деформира;

- Чугунена: железни сплави с въглерод, съдържащи повече от 2,14% С и кристализация, което води до образуването на евтектични (ledeburite). Чугунена по-малко податлив, има добри свойства за леене.

5.3.1. Въглеродни стомани се класифицират като:

- Химическия състав и структура;

- Метод за топене;

- Според степента на дезоксидация;

- Качество;

- Предназначени за други цели.

Химичният състав и микроструктурата на стомана се разделят на три групи:

- Hypoeutectoid които съдържат от 0,02 до 0,8% въглерод и има феритна структура (F) или ферит-перлит (P + P) (Фигура 7.2a).

- Евтектоидните който съдържа 0,8% въглерод и има 100% перлит структура; (Фигура 7.2b.)

- Хиперевтектоидни класове, които съдържат от 0,8 до 2,14% въглерод и имат перлит структура - (. Фигура 7.2c) цементит (P + U).

Сплав, съдържаща въглерод-малко от 0,02% въглерод и имащ структура на 100% ферит (F), наречен технически желязо (армко).

За промяна на химическия състав и следователно свойствата на стомана в желаната посока, специален примес се въвежда в това, което се нарича добавки, и нарича себе си легирана стомана.

Фиг. 7.2. Микроструктурата на въглеродни стомани: и - doevtektoidnyh; б - евтектоидните; в - хиперевтектоидния

Въглеродна стомана - основният структурен материал, чиито свойства зависят от количеството въглерод, структурата и съдържанието на примеси. С увеличаване на съдържанието на въглерод се променя структурата, ферит стойност се намалява количеството на перлит се увеличава и следователно увеличаване на силата и твърдостта и пластичност намалява (фиг. 7.3)

Фиг. 7.3. Ефект върху механичните свойства на въглеродна стомана

Стомани (и В) расте само за съдържание на въглерод от 1,0% и след това намалява поради образуването на вторични окото цементит на границите на зърната (фиг. 7.4).

Фиг. 7.4. Микроструктурата на стоманата с мрежа от вторичен зърно граница цементит

Съгласно метода на производство на стомана са разделени в отворена огнище, електрическа стомана стопи в електродъгови пещи и превръщане стопи в пещта на кислород конвертор.

По пътя на дезоксидация на стомана отличава тих (КН), полуспокойна (ОСП), температурата на кипене (Кн).

Що се отнася до качеството, която е решена да станат постоянни вредни примеси (S, P), стана разделена на стомана, с общо предназначение, с високо качество и високо качество.

Общата цел на структурните въглеродна стомана, разрешени за 0.05% сяра и 0,04% фосфор. Висококачествените конструкционни стомани разрешени сяра и фосфор съдържание на по-малко от 0.04%. Висококачествени стомани съдържат фосфор и сяра най-малко 0, 035%. Особено висококачествена стомана (само сплав) съдържа по-малко от 0,015 процента сяра и по-малко от 0,025% фосфор.

Неразтворим сяра в желязо и форми с това химично съединение, Фес. Разследването, което - крехкост, т.е. стомана става чуплива при повишени температури.

Фосфорът разтворени в феритни да намаляват пластичност, склонни към сегрегация в границите на зърното и предизвиква крехкост при ниски температури.

Скрити примес (азот, кислород, водород), съдържанието на които е 10 -2 - 10 -4%, пластмасовите свойства на стомана деформиране.

Знак за качество, обозначен с буквата А и е прикрепен към края на референтния стомани. Например: инструментална стомана U10A, съдържащ 1% въглерод.

Със среща стана разделена на структурни и инструментална.

5.3.2. Чугун, в зависимост от формата, в която въглероден присъства в сплавите, разграничат бял, сив, сферографитен и ковък. Сферографитен чугун е един вид на сиво, а защото на високи механични свойства, те са изолирани в отделна група.

бял наречен чугун, в който цялото количество въглерод е свързан под формата на цементит. Тези ютии, фазови превръщания, които се провеждат в зависимост от фазата схема на Fe - Fe 3 С, разделени в hypoeutectic, евтектична и хиперевтектични.

Поради голямото количество цементит бели ютии са трудно (HB 4500-5500) са крехки и от голяма полза за производство на машинни части. Ограничена употреба има охладени чугун - сив чугун със слой от бяло желязо под формата на твърда кора на повърхността. От са произведени тези, които са ролки, плугове плугове, накладки и други компоненти, работещи в условия на износване.

Производството се използва широко сив, сферографитен и ковък чугун, при които всички или част от нейната въглерод е под формата на графит. Графит осигурява намалена твърдост, добра обработваемост и високи антифрикционни свойства поради ниския коефициент на триене. Въпреки това, включването на графит намалява здравината и еластичността, като приемственост почивка на метална база сплав. Грей, сферографитен и ковък чугун различни условия на образуване на графитни включвания и тяхната форма, което се отразява на механичните свойства на отливките.

Грей нарича желязо с ламелна форма графит.

Химичният състав на сиви чугуни The са разделени в конвенционалната (окис без прибавки) и дрогирани. Обикновена сив чугун - сплави на сложен състав, съдържащ основните елементи: Fe-C-Si и неизбежни примеси: Mn, P, S. В малките количества в конвенционалните железа могат да съдържат Cr, Ni и Cu, които идват от рудата. Почти всички тези елементи влияят условията на графитизация, количеството на графитни включения, структурата на метален субстрат, и следователно свойствата на чугун.

Carbon има решаващо влияние върху качеството на чугун, промяна на размера на графит и леене свойства. По-високата концентрация на въглерод, по-високата графит и желязото се утаява в долните механични свойства.

Silicon има силен graphitizing действие; Тя спомага за освобождаването на графит по време на втвърдяване на чугун и добитите цементит разлагането.

Манган затруднява графитизиране от чугун, няколко подобрява нейните механични свойства, особено при тънки отливки.

Сяра - вредни примеси. Тя намалява механичните и леярски свойства на чугун: плавността намалява, увеличава свиване и увеличава тенденцията към образуване на пукнатини.

Фосфорът в размер до 0,3% разтворими във ферит. При по-високи концентрации, той образува с желязо и въглерод тройна "фосфид" евтектична. Той има ниска температура на топене (950 ° C), което повишава плавността на желязото, но дава висока твърдост и крехкост.

По този начин, степента на графитизация на желязо се увеличава с увеличаване на съдържанието на въглерод и силиций.

Освен химичния състав, желязо структура и нейните свойства зависят от технологичните фактори, главният от които е в размер на охлаждане. С намаляване на размер на графитни охлаждане процент се увеличава с увеличаване на - размерът на химически свързани въглерод.

Влошаване на механичните свойства на графит в същото време дава редица свойства на чугун. Тя смила на чипове по време на работа, има смазочни ефект и следователно подобрява износоустойчивостта на чугун, придава на амортисьорите капацитет. В допълнение, люспеста чугун осигурява ниска чувствителност към повърхностни дефекти. Тази устойчивост на умора на чугун е сравнима със стоманени части.

В чугуни с високо съдържание на силиций на бавно охлаждане леене първична кристализация възниква под графиката стабилна Fe - C (Фигура 7.1.); в този случай графит се появи веднага от течната фаза. С увеличаване на скоростта на охлаждане, условията за първична кристализация в съответствие с метастабилни диаграмата Fe - Fe 3 C (Фигура 7.1.); освободен от течната фаза, цементит и графит се формира от разпадането на неговото по-нататъшно охлаждане.

Колкото по-голям и по-директно под формата на графитни включвания, толкова по-ниска устойчивост на сив чугун руптура. Обратно, по-малките и разделени графитни включвания, толкова по-малко отрицателно въздействие.

В метална основа структура Сивите чугуни се делят на три вида.

1. Грей перлитна структура с (ris.7.5a) перлит + графит (фиг. 7.6, региона III). Това желязо е обвързан въглероден количество "0.8%.

2. Grey феритни-перлит конструкция с (ris.7.5b) ферит + перлит + графит (ris.7.6, област Ша). Количеството на въглероден длъжен да го най-малко 0,8%.

3. Grey ферит с конструкция (ris.7.5v) ферит + графит (ris.7.6, област IIIb). Желязото е цялото количество въглерод присъства като графит.

4.

Фиг. 7.5. Микроструктурата на сив чугун: и - перлит; б - ферит-перлит; в - феритни

Фиг. 7.6. Структурна схема на желязо в зависимост от съдържанието на силиций и въглерод (а) и дебелината на леене стена (B): I - бяло желязо; II - половината желязо; III на, IIIa, IIIb - сив перлитна, съответно феритни-перлитна и феритни желязо

Механичните свойства на чугун зависят от свойствата на металната основа и главно номер, форма и размер на графитни включения. Сила, твърдост и устойчивост на износване чугун се увеличава с увеличаване на размера на перлит в основния метал, който е подобен по структура стомани. Graphite от решаващо значение се дължи на факта, че си рекорд, силата на което е пренебрежимо малко, действат като порязвания или пукнатини, които присъстват на металната основа и го отслабват.

Гамата от сив чугун и теглото им варира: от детайлите на няколко грама (например, бутални двигатели пръстени) преди отливане на 100 тона или повече (конструкция на машината). Изборът на чугунени класове за специфичните условия на работа, определени от комбинация от технологични и механични свойства (Таблица 7.1).

Таблица 7.1

Механични свойства на някои класове от сив чугун (ГОСТ 1412-85)

чугун ите в MPa г,% полупансион Структурата на метална база
MF 15 MF 25 MF 40 MF 45 - - - - 1630-2290 1800-2500 2070-2850 2290-2890 Ferrit ферит + перлит перлит перлит

Марка чугун се състои от буквите SD (сив чугун) и цифрите, показващи стойността на крайната опън кгс / см 2

Сферографитен чугун чугун се нарича, в която графита има сферична форма. Те се получават чрез модифициране на магнезий, който се въвежда в разтопено желязо в количество от 0.02-0.08%. Тъй като модифициране на чугуна с чист магнезий е придружен от силен Пироелектрични ефект, чист магнезиев замени лигатури (като магнезий и никелова сплав).

Структурата може да бъде сферографитен чугун ферит, перлит и феритни-перлит (Фигура 7.7).

Фиг. 7.7. Микроструктурата на сферографитен чугун, (х 300): една - ферит; б - ферит-перлит; в - перлитна

Сферични графит - по-малко силен стрес концентратор от графитни люспи, и следователно по-малко намалява механичните свойства на субстрата. Сферографитен чугун имат по-висока якост и известна пластичност. Обозначете сферографитен чугун за якост на опън и удължение (Таблица 7.2).

Таблица 7.2

Механични свойства на някои от сферографитен чугун

(ГОСТ 7293-85)

чугун ите в MPa г,% полупансион Структурата на метална база
HF HF 38-17 42-12 50-7 HF HF HF 60-2 80-2 120-2 HF 1400-1700 1400-2000 1710-2410 2000-2800 2500-3300 3020-3800 Феритни с малко количество перлит с малко количество перлит ферит

Сферографитен чугун, използвани в различни отрасли на инженеринг, ефективно замества стомана в много продукти и дизайн. От тях произвежда оборудване за валцоване (мелница ролки с тегло 12 тона), ковашко-пресовото оборудване (траверс натиснете Chabauty коване чук), в турбина - корпус парна турбина, направляващите лопатки на острието, в dizele-, трактор и автомобилни - колянови валове, бутала и много други важни части, работещи при високи циклично натоварване и износване условия.

В някои случаи, за подобряване на механичните свойства на приложената топлинна обработка на отливки; за подобряване на силата - охлаждане и темпериране при 500-600 ° С; за увеличаване на пластичността - шега, насърчава перлит сфероидизация.

Сферографитен чугун се нарича, в която графита има форма на люспи. Те са получени чрез отгряване бели hypoeutectic чугуни. Поради тази причина, графит сферографитен чугун се нарича изпичане на въглерод. Такова графит плоча за разлика от по-малко намалява механичните свойства на метален субстрат, така че чугун спрямо сив има по-висока якост и еластичност.

Леене на бял чугун, темперирани да ковък чугун, са направени тънкостенни. Те не трябва да имат напречно сечение по-голяма от 50 mm, или в ядрото се освобождава по време на кристализация на люспи чугун става негодна за отгряване.

Според структурата на металната основа, която се определя от отгряване режим, са сферографитен чугун ферит и перлит (фиг. 7.8).

Фиг. 7.8. Микроструктурата на сферографитен чугун, (х 300): една - ферит; б - ферит - перлит; в - перлитна

Отгряване се осъществява в феритни чугун за режим 1 (фиг. 7.9), която осигурява всички видове цементит графитизиране на бяло желязо. Перлитна сферографитен чугун се получават чрез закаляване, което се извършва в окислителна среда за режим 2 (фиг. 7.9).

Фиг. 7.9. Шофиране отгряване бял чугун да сферографитен: 1 - за феритни;

2 - на перлитна

Перлит графитизиране на цементит едва ли се случва придобива желязна конструкция, състояща се от въглерод и перлит отгряване. Отсутствие литейных напряжений, которые полностью снимаются во время отжига, компактная форма и изолированность графитных включений обусловливают высокие механические свойства ковких чугунов. Принцип их маркировки тот же, что и высокопрочных чугунов : КЧ s в - d (таблица 7.3).

Таблица 7.3

Механические свойства некоторых марок ковких чугунов (ГОСТ 1215-79)

Чугун s в , МПа d, % НВ Структура металлической основы
КЧ 30-6 КЧ 35-10 КЧ 37-12 КЧ 45-7 КЧ 60-3 КЧ 80-1,5 1.5 1000-1630 1000-1630 1100-1630 1500-2070 2000-2690 2700-3200 Феррит + (10-3 %) перлита Перлит + (20-0 %) феррита

Из таблицы видно, что ферритные чугуны имеют более высокую пластичность, а перлитные – более высокую прочность и твердость.

Ковкие чугуны нашли широкое применение в сельскохозяйственном, автомобильном и текстильном машиностроении, в судо-, котло-, вагоно- и дизелестроении. Из них изготовляют детали высокой прочности, работающие в тяжелых условиях износа, способные воспринимать ударные и знакопеременные нагрузки. Большая плотность отливок ковкого чугуна позволяет изготовлять детали водо- и газопроводных установок; хорошие литейные свойства исходного белого чугуна – отливки сложной формы.

Недостаток ковких чугунов – повышенная стоимость из-за продолжительного дорогостоящего отжига.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| Основна теория на сплави. Диаграми на бинарни системи

; Дата: 05.01.2014; ; Прегледи: 1504; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



ailback.ru - Edu Doc (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва!
Page генерирана за: 0.103 сек.