Диаграмма железо-углерод

1. КУРС «Материаловедение» Тема 1 Диаграмма железо-углерод

Казачков Олег Владимирович, доцент, к.т.н.
Институт лесных, инженерных и строительных наук,
подзаголовка
кафедраОбразец
технологических
и транспортных машин и
оборудования
kaz @ psu.karelia.ru

2. План лекции

1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6
Историческая справка
Компоненты и структуры ж/у сплавов
Описание диаграммы
Классификация ж/у сплавов
Микроструктуры ж/у сплавов
Основные выводы
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
2

3. Ключевые слова

Железоуглеродистый сплав
Диаграмма состояния сплавов
Стали (до - , за – эвтектоидные)
Белые чугуны (до - , за – эвтектические)
Микроструктуры (перлит, феррит, цементит)
Критические точки сплавов
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
3

4. Историческая справка

Чернов Дмитрий
Константинович
(1839-1921
20.12.2008
русский учёный в области
металловедения.
В 1866—68 в результате
практического изучения причин брака
при изготовлении орудийных поковок,
установил зависимость структуры и
свойств стали от её горячей
механической и термической
обработки.
Ч. открыл критические температуры
фазовых превращений.
Создал первый набросок диаграммы
состояния «железо—углерод».
Результаты исследований легли в
основу современной металлографии.
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
4

5. Производство стали

США
1 место
япония
2 место
китай
3 место
Россия
4 место
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
5

6. Основной компонент железоуглеродистых сплавов

Железо - серебристо - светлый,
мягкий металл с плотностью
= 7,86 г/см3.
Модификация Feα существует при
температурах до 911°С и в интервале
от 1392 до 1539 °С, ОЦК- решетка.
Feα ферромагнитен ниже
температуры 768° С, называемой
точкой Кюри.
Модификация Feγ существует в
интервале температур от 911 до
1392° С, ГЦК -решетка,
ГЦК решетка более компактна, чем
ОЦК решетка,
При переходе Feα в Feγ объем
железа уменьшается приблизительно
на 1%.
20.12.2008
Кривая охлаждения
железа
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
6

7. Диаграмма железо-углерод

20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
7

8. Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов

Предел
Отн. остат. Твердость
Прочности удлинение НВ, МПа
МПа
%
Название
структуры
Тип
структуры
Феррит
Твердый раствор 300
40
800
аустенит
Твердый раствор 600
60
2000
цементит
Хим. соединение 2000
0
8000
перлит
Мех. смесь
600
20
2000
ледебурит
Мех. смесь
1000
1
7000
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
8

9. Описание диаграммы

Критические точки ж/у
сплавов
А1 –линия –(PSK)перлитное
превращение
А3 –линия –(GS)-α ↔ γ
превращение
Аm –линия –( SE )выделения цементитаΙΙ
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
9

10. Описание диаграммы

Характеристика точек и линий на диаграмме
HIB -линия перитектического превращения
ECF -линия эвтектического превращения
PSK -линия эвтектоидного превращения
С – эвтектическая точка 4,3% углерода
S – эвтектоидная точка 0,8% углерода
ABCD – линия ликвидус
AHIEF – линия солидус
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
10

11. Влияние углерода на свойства

20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
11

12. Классификация сталей

Стали
0,02< С <2,14 %
Доэвтектоидные
Стали
С<0,8%
20.12.2008
Эвтектоидные
Стали
С=0,8 %
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Заэвтектоидные
Стали
2,14 >С>0,8 %
12

13. Микроструктуры доэвтектоидных сталей

20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
13

14. Микроструктуры сталей

20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
14

15. Классификация белых чугунов

Чугуны
2,14< С <6,67 %
Доэвтектические
чугуны
С<4,3%
20.12.2008
Эвтектические
чугуны
С=4,3 %
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
Заэвтектические
чугуны
6,67 >С>4,3 %
15

16. Микроструктуры белых чугунов

20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
16

17. Основные выводы

Основа для изучения ж/у сплавов – диаграмма Fe-C
Ж/У сплавы – стали (углерода до 2,14%) и
чугуны( углерода от 2,14 до 6,67%)
Стали по структуре делятся на до-, за- и
эвтектоидные, а чугуны на до-, за- и эвтектические
Основные структурные составляющие сталей –
перлит, феррит, цементит
Основные структурные составляющие чугунов –
перлит, ледебурит, цементит
20.12.2008
copyright Казачков О.В., ПетрГУ
17