Ледебурит

Классификация железоуглеродистых сплавов

Классификация железоуглеродистых сплавов в зависимости от концентрации углерода в сплаве:

1. C<0,025%. Техническое железо. При комнатной температуре будет состоять только из феррита;
2. 0,025<C<2,14. Стали:

• • 0,025<C<0,8. Доэвтектоидные стали. Состав: феррит + перлит (или третичный цементит);
  • C=0,8. Эвтектоидная сталь. «Чистый» перлит;
  • 0,8<C<2,14. Заэвтектоидная сталь. Состав: вторичный цементит + перлит;

1. 2,14<C<6,67. Чугуны:

• • 2,14<C<4,3. Доэвтектический чугун. Состав: ледебурит + перлит + вторичный цементит;
  • C=4,3. Эвтектический чугун. «Чистый»  ледебурит;
  • 4,3<C<6,67. Заэвтектический чугун. Состав: ледебурит + цементит.

Техническое железо выделяет то, что оно состоит исключительно из феррита. Который и определяет его свойства: мягкость, чрезвычайную пластичность и т.д.

Чугуны же выделяет наличие ледебурита, придающего им хрупкость. Поэтому чугуны не могут подвергаться ковке. Зато обладают лучшими литейными свойствами (чем стали), обусловленными наличием легкоплавкого ледебурита.

Аустенит в сталях

Наличие аустенита в стальных сплавах придает им определенные свойства. Детали и узлы, произведенные из подобных сталей, предназначаются для работы в средах, содержащие агрессивные компоненты, например, на предприятиях, перерабатывающих разные кислоты.

Стали этого класса отличаются высоким уровнем легирования, во время кристаллизации формируется гранецентрированная решетка. Такая структура не подвержена изменению даже под воздействием глубокого холода.

Стали этого типа можно разделить на два типа отличающиеся друг от друга составом. В первых, содержатся такие вещества как железо, никель, хром. При этом общее количество добавок не может превышать 55%. Ко второй группе относят никелевые и железоникелевые композиции. В никелевых композициях, его содержание превышает 55%. В железоникелевых составах соотношение никеля и железа составляет 1:5, а количество никеля начинается от 65%.

Такое количество никеля обеспечивает повышенную пластичность, а хром, в свою очередь обеспечивает высокую коррозионную стойкость и жаропрочность. Применение других легирующих материалов позволяет выплавлять сплавы с уникальными эксплуатационными свойствами. Металлурги, составляя рецептуру сплавов, руководствуются будущим назначением сталей.

Для получения легированный сталей применяют ферритизаторы, которые придают постоянство аустенитам, к таким веществам относят ниобий, кремний и некоторые другие. Кроме них применяют углерод, марганец – их называют аустенизаторами.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах[править | править код]

Чугуныправить | править код

Ледебуритная смесь возникает, для чистых железоуглеродистых сплавов в интервале концентраций углерода от 2 ,14% до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

в доэвтектических чугунахправить | править код

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугунеправить | править код

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунахправить | править код

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (~1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода. Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

Структура и свойства

Основная фаза, инициирующая зарождение ледебурита — цементит. На пластинке цементита, зародившейся в эвтектической жидкости, разрастается плоский дендрит аустенита. Далее идет сравнительно быстрый парный рост взаимно проросших кристаллов обеих фаз. Каждая из фаз в пределах одной колонии ледебурита непрерывна, то есть относится к одному кристаллу.

В зависимости от температуры, фазовый состав ледебурита может быть разным. Так в температурном интервале от 1147 °C до 727 °C ледебурит состоит из аустенита и цементита, а при температурах ниже 727 °C — из феррита и цементита.

Ледебурит обладает высокими твёрдостью и хрупкостью.

Трудности при культивировании ледебурии и методы борьбы с ними

1. Множественные сухие листики образуются при нехватке места в горшке, когда давно ледебурия не пересаживалась и у нее сильно разрослись луковички-детки. При этом потребуется разделить материнское растение и рассадить деленки по отдельным емкостям, при этом засохшая листва удаляется.
2. Высыхание кончиков листовых пластин говорит о нехватке в подкормках фосфора или калия. Чтобы ликвидировать эту проблему, необходимо провести полив водой, в которой растворено немного марганцовки, чтобы средство было нежно-розового колера. По прошествии пары дней, вносится разведенный в воде суперфосфат, из расчета на 1 л 3–4 грамма препарата. Если потребуется, то процедуру повторяют. Затем необходимо регулярно проводить подкормки ледебурии.
3. Растение начало некрасиво вытягиваться, окрас листвы приобретает однотонный оттенок, а цветение не наступает в случае, когда уровень освещения очень низкий. Нужно горшок с растением переставить в более освещенное место или проводить досветку.
4. Если на листовых пластинах образовывались бурые пятна, которые быстро становятся сухими, то это свидетельство солнечного ожога.
5. При чрезмерном заливе грунта у ледебурии листья становятся вялыми, да и она сама теряет свой тургор, рост приостанавливается, и луковица начинает загнивать.
6. Листва у растения отваливается, при недостаточном увлажнении почвы.

Фазы в системе «железо-углерод»

В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

Жидкая фаза

Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

Феррит

Феррит (Ф, α)- твердый раствор внедрения углерода в α-железе (от латинского слова ferrum – железо). Различают низкотемпературный феррит с предельной растворимостью углерода 0,02 % при температуре 727° С (точка P) и высокотемпературный δ-феррит (в интервале температур 1392…1539° С) с предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499° С (точка J).

Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 80 — 130 НВ, временное сопротивление – σв=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение — δ=50 %), магнитен до 768° С.

Под микроскопом феррит выглядит как светлые полиэдрические зерна. В сталях может существовать в виде сетки (разной толщины, в зависимости от содержания углерода), зерен (малоуглеродистые стали), пластин или игл (видманштетт).

Аустенит в сталях

Аустенит (А, γ) – твердый раствор внедрения углерода в γ–железо (по имени английского ученого  Р. Аустена). Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки. Предельная растворимость углерода в γ -железе 2,14 % при температуре 1147° С (точка Е). Аустенит имеет твердость 180 НВ, пластичен (относительное удлинение – δ=40…50 %), парамагнитен. При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования. Под микроскопом выглядит как светлые полиэдрические зерна с двойниками.

Цементит – формы существования

В железоуглеродистых сплавах присутствуют фазы: цементит первичный, цементит вторичный, цементит третичный. Химические и физические свойства этих фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Поскольку углерод в сплавах с железом встречается в виде цементита и графита, существуют две диаграммы состояния, описывающие условия равновесия фаз в системах железо — цементит и железо — графит. Первая диаграмма (Fе — Fе3С) называется цементитной (метастабильная), вторая (Fе — С) — графитной (стабильная). Оба варианта диаграммы приводятся вместе в одной системе координат: температура — содержание углерода. Диаграмма состояния системы железо — углерод построена по результатам многочисленных исследований, проведенных учеными ряда стран. Особое место среди них занимают работы Д.К. Чернова

Он открыл существование критических точек в стали, определил их зависимость от содержания углерода, заложил основы для построения диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов в ее нижней, наиболее важной части

Буквенное обозначение узловых точек в диаграмме является общепринятым как в России, так и за рубежом.

Диаграмма состояния железо-углерод

Имеющиеся во всех областях диаграммы фазы видны на рисунке. Значение всех линий указано в таблице.

Ликвидус по всей диаграмме проходит по линиям АВ, ВС, СD; солидус — по линиям АН, НJ, JЕ, ЕСF. Сплавы железа с углеродом обычно делят на стали и чугуны. Условной границей для такого деления является 2,14 % С (точка E). Сплавы, содержащие углерода менее 2,14 %, относятся к сталям, более 2,14 % — к чугунам.

Температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит, т.е. критические точки, имеют условные обозначения. Обозначаются буквой А. В зависимости от того, при нагреве или при охлаждении определяется критическая точка, к букве А добавляется индекс с (от слова chauffage – нагрев) при нагреве и индекс r (от слова refroidissement – охлаждение) при охлаждении с оставлением цифры, характеризующей данное превращение.

Таким образом, например, нагрев доэвтектоидной стали выше соответствующей точки на линии GS обозначается как нагрев выше точки АС3. При охлаждении же этой стали первое превращение должно быть обозначено как Аr3, второе (на линии РSК) — как Аr1.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах[ | код]

Чугуны | код

Ледебуритная смесь возникает, для чистых железоуглеродистых сплавов в интервале концентраций углерода от 2 ,14% до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

в доэвтектических чугунах | код

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугуне | код

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунах | код

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Стали | код

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (~1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода.
Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах

Чугуны

Ледебуритная смесь возникает, для чистых железоуглеродистых сплавов в интервале концентраций углерода от 2 ,14% до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

в доэвтектических чугунах

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугуне

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунах

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (~1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода.
Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

3.1. Структурные составляющие сплавов железа с углеродом.

В
сплавах железа с углеродом могут
образовываться следующие фазы: феррит,
аустенит, цементит и
графит.
Феррит и аустенит являются твёрдыми
растворами углерода в железе. Но железо
обладает полиморфизмом, т.е. в разных
температурных интервалах имеет различную
кристаллическую структуру.

До
градусов железо имеет объемно-центрированную
кубическую структуру (ОЦК) – этожелезо.
В интервале температур отжелезо имеет гранецентрированную
кубическую структуру (ГЦК) – этожелезо.

В
интервале температур от
железо опять ОЦК структура. Однако
периоды этой решётки несколько больше
чем ужелеза,
такое железо называетсяжелезо.

Феррит
()
– это твёрдый раствор внедрения углерода
вжелезо.
Растворимость углерода вжелезе крайне низкая, максимум 0,02% по
массе при температуре.
С понижением температуры растворимость
углерода вжелезе
(феррите) падет и при комнатной температуре
составляет 0,006% по массе. По этой причине
феррит можно считать практически чистым
железом. Как и чистое железо, феррит
является очень мягкой и пластичной
фазой. Твёрдость его изменяется в
приделах от 80 до 100 единицHB
по Бринеллю, в зависимости от содержания
углерода. Поскольку
железо
также как ижелезо
имеет ОЦК структуру, то твёрдый раствор
внедрения углерода вжелезо
также называют ферритом. Но этот феррит,
в отличии от первого, называютвысокотемпературным
ферритом,
поскольку наблюдается при высоких
температурах.

Аустенит
(или А). Это твёрдый раствор углерода вжелезе,
т.е. в железе с ГЦК структурой. Растворимость
углерода вжелезе
значительно выше чем вжелезе.
Максимальная растворимость составляет
2,14% по массе при температуре(в 100 раз больше чемжелезе).
С понижением температуры растворимость
углерода вжелезе
(аустените) падает и достигает 0,8% по
массе при температуре.
Аустенит, если его застабилизировать
при комнатной температуре, то это также
мягкая, пластичная фаза, но при этом в
2 раза твёрже феррита (160-200HB).

Цементит
(,
Ц). Это химическое соединение железа с
углеродом, т.е. карбид железа.
Содержание углерода в цементите
составляет 25% атомных масс или 6,67% по
массе. Цементит обладает высокой
твёрдостью и хрупкостью. Твёрдость его
достигает 800 единицHB
(что в 10 раз больше чем у феррита).

Различают
первичный,
вторичный
и третичный
цементит ().
Это тот же самый цементит, отличие
заключается в происхождении.

Первичный
цементит образуется из жидкого расплава
при его кристаллизации.

Вторичный
цементит выпадает из аустенита по
причине уменьшения растворимости
углерода в аустените с понижением
температуры.

Третичный
цементит
выпадает из феррита, по причине снижения
растворимости углерода, с уменьшением
температуры.

Цементит является
неустойчивой (метастабильной) фазой.
При нагреве и длительной выдержке он
распадется на феррит и графит, который
является более стабильной фазой.

Графит
(Г). Это чистый углерод гексагональной
слоистой структурой. Графит отличается
малой прочностью и пластичностью, он
мягкий и хрупкий. Температура плавления
графита
.
Графит обычно образуется в сплавах
железа с высоким содержанием углерода,
т.е. в чугунах при особых условиях
формируется как правило цементит,
который хоть и является метастабильной
фазой, но по кинематическим соображениям
его образование является более вероятным
чем образованием графита.

Кроме
четырёх выше перечисленных фаз, в
железо-углеродистых сплавах выделяют
ещё две самостоятельные структурные
составляющие: перлит
и ледебурит,
которые по сути является механическими
смесями двух фаз.

Перлит
(П) – это механическая смесь феррита с
цементитом. Это эвтектоид системы
железо-углерод, который образуется из
твёрдой фазы (аустенита) при температуре
.
Содержание углерода в перлите 0,8% по
массе. Он может иметь пластинчатую или
зернистую структуру. Зернистая структура
придаёт лучшие механические свойства.

Ледебурит
(Л) – это механическая смесь аустенита
с цементитом. Это эвтектика, которая
образуется из жидкого расплава при
температуре
.
Содержание углерода в ледебурите 4,3% по
массе. В процессе охлаждения при
температуреаустенит, входящий в состав ледебурита,
становится неустойчивым и превращается
в перлит по средствам эвтектоидной
реакции. По этому при температурах нижеледебурит представляет смесь перлита
с цементитом.

Ледебуритная сталь

Влияние температуры и продолжительности аустенитизации на размер зерна быстрорежущих сталей R8 и R11.

Ледебуритные стали с высоким содержанием карбидов в определенных пределах из-за наличия специальных карбидов менее чувствительны к перегреву. Присутствующие в таких сталях карбиды по некоторой степени препятствуют укрупнению зерен аустенита и существенному ухудшению их механических свойств. Показатели размеров зерен аустенита сталей, получаемых различными способами, стали R10 указаны в табл. 22, а данные табл. 23 иллюстрируют вязкость стали R6 с различной величиной зерен.
 

Ледебуритные стали в холодном состоянии не деформируются. Поэтому быстрорежущие стали протягивают при примерно 350 — 500 С, когда пластичность у них больше, а сопротивление деформации меньше, нежели при комнатной температуре. Сопротивление деформации, как известно, помимо температуры, зависит также от степени относительной истинной деформации, от скорости деформации.
 

Ледебуритные стали, как правило, являются разновидностью мартенситных сталей с высоким содержанием углерода и легирующих элементов. После нормализации структура стали представляет смесь мартенсита и ледебурита, наличие которого является причиной карбидной ликвации в поковках и прокате этих сталей.
 

Кривые отпуска легиро-1 ванных ванадием ледебуритных хромистых сталей с различным содержанием углерода Температура аустенитизации указана на кривых.

Твердость ледебуритной стали, содержащей 12 % Сг, изменяется при закалке в зависимости от того, с какой температуры была проведена закалка. На первом участке отпуска у всех марок сталей твердость уменьшается быстрее, чем йа втором и третьем участках.
 

Прочность ледебуритных сталей в термообработанном состоянии при изменении карбидного балла с 3 ( диаметр проката 20 — 35 мм) на 7 ( диаметр проката 80 — 100 мм) снижается в 1 5 — 2 раза.
 

Наплавка ледебуритных сталей Х12, Х12М, Х12ВФ трудна из-за склонности наплавленного металла к образованию XT и ГТ, возникающих по границам зерен легкоплавких карбидных эвтектик.
 

Наплавка ледебуритных сталей XI2, Х12М, Х12ВФ трудна из-за склонности наплавленного металла к образованию холодных и горячих трещин, возникающих по границам зерен легкоплавких карбидных эвтектик.
 

Прочность ледебуритных сталей в термообработашгом состоянии при изменении карбидного балла с 3 ( диаметр проката 20 — 35 мм) на 7 ( диаметр проката 80 — 100 мм) снижается в 1 5 — 2 раза.
 

В литой ледебуритной стали карбиды совместно с аустенитом образуют эвтектику — ледебурит, который при горячем пластическом деформировании путем ковки или прокатки преобразуется в строчки карбидных частиц различной толщины ( карбидная неоднородность) вдоль направления вытяжки при деформировании прутка или полосы.
 

Основным недостатком ледебуритных сталей, содержащих 12 % Сг, являются неоднородное распределение карбидов и малая вязкость. Они не выдерживают динамических нагрузок.
 

Кристаллизационные трещины в ледебуритных сталях Х12 возникают вследствие выделения в процессе кристаллизации легкоплавких карбидных эвтектик. Трещины не возникают при условии, если наплавленный металл содержит 1 5 — 2 5 % С. При таком содержании углерода количество эвтектики увеличивается настолько, что она свободно перемещается между дендритами аусте-нита и может залечивать трещины. Таким образом, при наплавке сталей Х12 на низкоуглеродистую сталь необходимо стремиться к минимальной доле основного металла, в противном случае первый слой будет поражен кристаллизационными трещинами из-за недостаточного количества карбидной эвтектики, способной залечивать трещины.
 

Предел текучести при сжатии ледебуритных сталей с 12 % Сг составляет 2400 — 3250 Н / мм2 ( см. раздел 2.1.2), предел прочности при сжатии 4000 — 4300 Н / мм2; это больше, чем у доэвтектоидных и инструментальных сталей, содержащих 1 % С и 5 % Сг.
 

Изменение коэффициента кри.| Изменение коэффициента критической интенсивности напряжения К — в зависимости от.| Изменение работы разрушения при изгибе Л в зависимости от твердости.

Чтение диаграммы железо-углерод

Состав сплава с данным исходным содержанием углерода при заданной температуре мы можем увидеть, двигаясь по вертикальной линии, соответствующей содержанию углерода в сплаве.

Рассмотрим, например, область AEC. С ней соседствуют области аустенита AESG и жидкой фазы. Сплавы в ней состоят из жидкой фазы и образующегося твердого аустенита. Как определить концентрацию углерода в разных фазах для данного сплава? Рассмотрим для примера сплав с исходной концентрацией углерода 2,5% при температуре 1250°С.

Проведем из этой точки графика «2,5% C – 1250°С» горизонтальную прямую. Пересечение этой прямой с линией AE, граничащей с областью аустенита, покажет концентрацию углерода в аустените при данной температуре (~1.5%).

Пересечение этой же горизонтальной прямой с линией AС, граничащей с областью жидкой фазы, покажет концентрацию углерода в жидкой фазе при данной температуре (~3.5%).

Именно таким образом мы можем определить концентрацию углерода в фазах любого сплава при заданной температуре:

• в жидкой фазе и аустените в области AEC;
• в жидкой фазе в области CDF (концентрация углерода в цементите, конечно, постоянна – 6,67%);
• в аустените в области SEFK;
• в феррите в области QPKL;
• в феррите и аустените в области GPS.

Как видим, при концентрации углерода выше 2,14% насыщение охлаждаемого расплава углеродом всегда стремится к 4,3% (по линиям AC и DC) по мере приближения к температуре 1147°С (уровень ECF). Далее происходит превращение жидкости в ледебурит (эвтектику). Естественно, с этим же средним содержанием углерода.

По мере приближения к температуре 727°С (уровень PSK) концентрация углерода в аустените («свободном» и/или входящем в состав ледебурита) стремится к 0,8% (по линиям GS и ES). Далее происходит превращение аустенита в перлит (эвтектоид). Перлит, конечно, имеет среднее содержанием углерода 0,8%.