Меню

23 какое превращение происходит в доэвтектоидной стали в точке аr3

Фазовые превращения в сталях при медленном охлаждении из аустенитной области

Во время медленного охлаждения сталей из аустенитной области могут происходит три фазовых превращения:

1) полиморфное равновесное А —> Ф в интервале температур Ar3 —Ar1;

2) выделение цементита из аустенита А —> Ц ниже линии Arcm;

3) распад аустенита с образованием эвтектоида ниже линии PSK по реакции А —> [Ф + Ц].

Все три превращения являются обратимыми: выделение фаз при охлаждении и растворение при нагреве. Сочетание этих фазовых превращений в различных сталях зависит от содержания углерода, в соответствии с содержанием которого стали подразделяют на доэвтектоидные, эвтектодные и заэвтектодиные, отличающиеся фазовым составом и структурой (рис. 13.2).

Сталь, содержащая 0,8 % С, называется эвтектоидной. При охлаждении из аустенитной области в ней происходит одно фазовое превращение — эвтектоидный распад с образованием одновременно двух фаз по реакции

Таким образом, результатом эвтектоидного распада сталей является образованием двух фаз, различных по концентрации углерода. Сочетание этих фаз [Ф + Ц] носит название перлит и обозначается в твердофазных реакциях и в описании структур буквой П.

Частицы фаз в перлите имеют пластинчатую форму (рис. 13.2, а). Эти пластины (колонии) зарождаются на границах аустенитных зерен, поэтому на месте каждого аустенитного зерна после охлаждения находятся несколько колоний эвтектоида с разной ориентацией пластин. Их продольный размер ограничен размером зерна аустенита, из которого они образовались.

Доэвтектоидными называют стали с содержанием углерода менее 0,8 %. В таких сталях при медленном охлаждении из аустенитной области ниже линии Аr3 сначала происходит полиморфное превращение по реакции

затем по достижении температуры, соответствующей линии PSK, — эвтектоидный распад аустенита. Таким образом, доэвтектоидная сталь после охлаждения до комнатной температуры в результате двух фазовых превращений имеет две фазы — феррит и цементит. Однако в микроструктуре стали феррит находится в двух видах: в виде светлых зерен (результат полиморфного превращения) и в виде пластин в перлите [Ф + Ц], что является результатом эвтектоидного превращения (рис. 13.2, б; табл. 13.2).

Заэвтектоидными называют стали с содержанием углерода более 0,8 %. В этих сталях при охлаждении ниже линии Arст вследствие переменной растворимости углерода в аустените происходит распад аустенита по реакции

Во время охлаждения в интервале температур Arст—A1 количество аустенита и концентрация в нем углерода уменьшаются. Обедненный до концентрации 0,8 % С аустенит при температуре ниже Ar1 претерпевает эвтектоидный распад с образованием перлита.

В результате двух фазовых превращений заэвтектоидная сталь после охлаждения имеет две фазы — феррит и цементит. Однако в микроструктуре цементит присутствует в двух видах: в колониях перлита внутри зерна «бывшего» аустенита и в виде частиц, которые иногда располагаются по границам зерен (рис. 13.2, в и табл. 13.2).

На термограммах охлаждения из аустенитной области до комнатной температуры у всех сталей во время протекания эвтектоидной реакции температура не изменяется (рис. 13.3).

Читайте также:  Чтобы сделать чтобы туфли стали маленькими

Источник

Превращения, происходящие при нагреве и охлаждении сталей и чугунов

Сталь доэвтектоидная с содержанием 0,3 % углерода (рис. 33). При нагреве до Ac1 (727 °С) превращений нет, и сталь имеет структуру перлит + феррит. При Ас1 (727 °С) происходит превра­щение перлита в аустенит и образуется структура аустенит + фер­рит. От Ас1 до Ас3 феррит превращается в аустенит. При Ас3 сталь имеет структуру аустенита. От Ас3 до tc 1 (температуры солидуса) сталь находится в твердом состоянии и имеет структуру аустенита. При температуре солидуса начинается плавление аустенита.

От температуры солидуса tc 1 до температуры ликвидуса tл 1 име­ется аустенит + жидкий сплав. Выше tл 1 сталь находится в жидком состоянии.

Рис. 33. Диаграмма состояния Fe – Fe3C (в упро­щенном виде)

При охлаждении до температуры tл 1 сталь находится в жидком состоянии. При tл 1 начинается кристаллизация аусте­нита. От tл 1 до tс 1 происходит кристаллизация аустенита, и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава. От tл 1 до Аr3 сталь имеет структуру аустенита. От Аr3 до Аr1 часть аустенита превращается в феррит, и сталь имеет структуру: аустенит + феррит. При Аr1 (727 °С) происходит превращение аустенита в перлит. Ниже Ar1 сталь до полного охлаждения имеет структуру: перлит + феррит (см. рис. 30, а).

Сталь эвтектоидная с содержанием 0,8 % углерода (рис. 33). При нагреве до Ас1 (727 °С) превращений нет, и сталь имеет перлитную структуру. При Ac1 происходит превращение перлита в аустенит. Выше Ac1 до начала плавления сталь имеет аустенитную структуру. При температуре солидуса (для этой стали tc 2 ) начинается плавление аустенита. От tc 2 до tл 2 (температура ликвидуса) проис­ходит плавление, и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава. Выше tл 2 сталь находится полностью в жидком состоянии.

При охлаждении до tл 2 сталь находится в жидком сос­тоянии. При tл 2 начинается кристаллизация аустенита. От tл 2 до tс 2 происходит кристаллизация аустенита и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава. От tл 2 до Ar1 (727 °С) сталь состоит из аустенита. При Ar1 происходит превращение аустенита в перлит. Ниже Ar1 сталь имеет структуру перлита (рис. 30, б).

Сталь заэвтектоидная с содержанием 1,2 % углерода (рис. 33). При нагреве до Ас1 (727 °С) превращений нет, и сталь имеет структуру: перлит + цементит вторичный. При Ас1 происходит превращение перлита в аустенит. От Ас1 до Аст (критическая точка, лежащая на линии SE) происходит растворение вторичного цемен­тита в аустените. При Аст сталь имеет аустенитную структуру. От Аст до температуры солидуса tс 3 , лежащей на линии АЕ, сталь находится в аустенитном состоянии. При tс 3 начинается плавление аустенита. В интервале от tс 3 до tл 3 сталь состоит из аустенита и жид­кого сплава. Выше tл 3 сталь полностью находится в жидком состоя­нии.

Читайте также:  Окраска стали в зеленый

При охлаждении до tл 3 сталь находится в жидком сос­тоянии. При tл 3 (температура ликвидуса) начинается кристаллиза­ция аустенита. От tл 3 до
tс 3 происходит кристаллизация аустенита и сталь состоит из жидкого сплава и аустенита. При tс 3 (температура солидуса) сталь полностью затвердевает, и структура ее представ­ляет аустенит. От tс 3 до линии SE (температура Аст) структура стали не изменяется. При Аст начинается выделение вторичного цементита.

От Аст до Аr1 (727 °С) происходит выделение вторичного це­ментита, и структура стали состоит из аустенита и вторичного це­ментита. При Аr1 (727 °С) аустенит превращается в перлит. Ниже Аr1 сталь имеет структуру: перлит + цементит вторичный (рис. 30, в).

Доэвтектический чугун с содержанием 3,0 % углерода (рис. 33). При нагреве до Ас1 превращений нет, и чугун имеет структуру: ледебурит + перлит + вторичный цементит. При этом эвтектика состоит из цементита и перлита. При Ac1 происходит превращение перлита в аустенит. Это превращение претерпевает как свободный перлит, так и перлит, входящий в эвтектику. Выше Ас1 чугун состоит из аустенита, вторичного цементита и ледебу­рита. При этом эвтектика состоит из цементита и аустенита.

От Ac1 до tэ, (1147 °С) происходит растворение вторичного це­ментита в аустените и аустенит насыщается углеродом до 2,14 %.

При tэ плавится ледебурит. Выше tэ чугун состоит из аустенита и жидкого сплава. От tэ, до tл 4 плавится аустенит. Выше tл 4 чугун на­ходится полностью в жидком состоянии.

При охлаждении до tл 4 чугун находится в жидком сос­тоянии. При tл 4 начинается кристаллизация аустенита. От tл 4 до tэ (1147° С) происходит кристаллизация аустенита и при tэ чугун состоит из аустенита с содержанием 2,14 % углерода и жидкого сплава эвтектического состава (4,3 % углерода).

При tэ, происходит эвтектическая кристаллизация, и образуется ледебурит, состоящий из цементита и аустенита с содержанием углерода 2,14 %. От tэ (1147 °С) до Аr1 (727 °С) из аустенита как свободного, так и входящего в ледебурит, выделяется вторичный цементит, и содержание углерода понижается до 0,8 %. Следовате­льно, в этом интервале температур чугун состоит из ледебурита, аустенита и вторичного цементита. При Аr1 (727 °С) происходит превращение аустенита в перлит. Ниже Аr1 чугун состоит из ледебурита, перлита и вторичного цементита (см. рис. 31, а).

Эвтектический чугун с содержанием 4,3 % углерода(рис. 33).При нагреве до Ас1 превращений нет, и чугун имеет структуру ледебурит, состоящий из цементита, перлита и вторичного цемен­тита. При Ac1 происходит превращение перлита в аустенит. Выше Ас1 чугун имеет структуру – ледебурит, состоящий из цементита, аустенита и вторичного цементита. От Ас1 до tэ происходит раство­рение вторичного цементита и аустенит насыщается углеродом до 2,14 %. При tэ чугун полностью расплавляется. Выше tэ чугун на­ходится полностью в жидком состоянии.

Читайте также:  Твердость стали рамной пилы

При охлаждении до tэ (1147 °С) чугун находится в жид­ком состоянии. При tэ (1147 °С) чугун полностью затвердевает, и образуется структура – ледебурит, состоящий из аустенита, содержащего 2,14 % углерода и цементита. От tэ до Аr1 из аустенита выделяется вторичный цементит, и содержание углерода в аустените понижается до 0,8 %. При Аr1 аустенит превращается в перлит. Ниже Аr1 чугун имеет структуру – ледебурит, состоящий из це­ментита, перлита и вторичного цементита (см. рис. 31, б).

Заэвтектический чугун с содержанием 5,0 % углерода (см. рис. 33). При нагреве до Ас1 превращений нет, и чугун имеет структуру – ледебурит + первичный цементит. При Ас1 (727 °С) перлит, находящийся в эвтектике, превращается в аустенит. Выше Ас1 чугун имеет структуру – ледебурит и первичный цемен­тит, но эвтектика состоит из цементита и аустенита. От Аc1 до tэ (1147 °С) происходит насыщение аустенита углеродом вследствие растворения вторичного цементита и при 1147 °С в аустените со­держится 2,14 % углерода.

При tэ плавится эвтектика. Выше tэ чугун состоит из жидкого сплава и первичного цементита.

От tэ до tл 5 происходит плавление первичного цементита. Выше tл 5 чугун полностью находится в жидком состоянии.

При охлаждении до tл 5 чугун находится в жидком сос­тоянии. При tл 5 начинается кристаллизация первичного цементита. От tл 5 до tэ (1147 °С) происходит кристаллизация первичного цемен­Тита, и чугун состоит из жидкого сплава и первичного цементита. При tэ чугун состоит из первичного цементита и жидкого сплава эвтектического состава, т. е. содержащего 4,3 % углерода, который, кристаллизуясь при этой температуре, образует ледебурит, состоящий из цементита и аустенита с содержанием 2,14 % углерода.

Ниже tэ превращение претерпевает только ледебурит, а первич­ный цементит не изменяется. Превращение в ледебурите такое, как описано выше при рассмотрении доэвтектического и эвтекти­ческого чугуна, т. е. от tэ до Аr1 внутри ледебурита выделяется вто­ричный цементит, и чугун состоит из ледебурита и первичного цементита.

При Аr1 внутри эвтектики аустенит превращается в перлит. Ниже Ar1 чугун состоит из ледебурита и первичного цементита (см. рис. 31, в).

1. Какие фазы образуются в метастабильной системе железо–углерод? Дайте их характеристику.

2. Напишите эвтектическую и эвтектоидную реакции системы Fe-Fe3C. Какие структурные составляющие при этом образуются?

3. Что такое эвтектоидная сталь, какова ее структура?

4. Какие стали являются заэвтектоидными, какова структура этой стали?

5. Что такое чугун и как подразделяются чугуны по содержанию углерода?

6. Опишите структуру чугунов: 2,5 %С, 3,8 %С, 4,3 %С, 5 %С?

7. Как меняется структурный и фазовый состав сплавов в зависимости от содержания углерода. Как это влияет на свойства сплава?

8. Что такое цементит первичный, вторичный?

9. Какие примеси могут присутствовать в составе стали?

Источник

Adblock
detector