 |
|
Діаграма стану залізо —вуглець (Fе-С)
РОЗДІЛ IV
ЗАЛІЗОВУГЛЕЦЕВІСПЛАВИ
Сплави заліза з вуглецем широко застосовують у техніці. Наша країна завжди славилася майстерністю у виробництві сталі і чавуна, завдяки чому ще в минулому столітті була створена сталь, що перевершує дамаську, а в даний час розроблені найбільш зроблені способи виробництва.
Вітчизняній науці належить перше і саме почесне місце у вивченні будівлі сталі і чавуна і процесів, що відбуваються в них при нагріванні й охолодженні. Особливо велика заслуга великого росіянина вченого Д. К- Чернова, завдяки відкриттям якого виробництво сталі і чавуна і їхня термічна обробка одержали міцну наукову основу. Д. К. Чернову належить честь відкриття перетворень у сталі у твердому стані і критичних крапках Чернова. До відкриття. критичних крапок не було відоме, що відбувається в сталі при нагріванні й охолодженні. Тому термічна обробка стали давала самі різні результати і не гарантувала ні сталості якості, ні необхідних властивостей виробів.
Д. К. Чернов у 1868 р. установив наявність у сталі критичної крапки а, що відповідає темно-вишневому кольору розжарювання, і крапки Ь, що відповідає червоному кольору розжарювання.
Пізніше, у 1916 р., Д. К- Чернов побудував діаграму залізо— вуглець, що з'явилася прообразом сучасної діаграми стану.
Відкриття критичних крапок у сталі дало можливість створити науково обґрунтовану технологію термічної обробки.
Діаграма стану залізо —вуглець (Fе-С)
Тип діаграми стану залежить від природи компонентів і від характеру взаємин між компонентами.
Залізо — метал сріблисто-білого кольору, є перехідним металом, знаходиться в VIII групі Періодичної системи. Його атомний номер 26, атомна маса 55,8, атомний радіус 0,127 нм. Температура плавлення заліза 1539 °С.
Залізо — поліморфний метал, може існувати в двох модифікаціях: α-железо, з кубічною об’ємно-центрированною решіткою (о.ц.к.), період якої 0,286 нм, щільність 7,68 г/см3, у-залізо з кубічної гранецентрированної ґратами (м. ц.к.), період якої 0,365 нм, щільність 8,0 г/см3.
γ-залізо існує в інтервалі температур від 910 до 1392 °С. Ці температури є критичними крапками заліза, їх позначають буквами А3 і А4. Критична крапка А3 відповідає температурі 910 °С, при якій при нагріванні заліза о.ц.к. ґрати перебудовуються в м. ц. к., а при охолодженні відбувається перетворення в зворотному напрямку.
Критична крапка А4 відповідає температурі 1392 °С, коли у-залізо перетвориться в а-залізо (іноді, щоб відрізнити залізо з о. ц.к. ґратами, що існують при високих температурах, вище 1392 °С, уводять позначення δ-залізо).
Крива охолодження залоза приведена на мал. 26. На ній відзначається ще одна критична крапка при 768 °С, що відповідає магнітному перетворенню, тобто переходу з феромагнітного в парамагнітний стан. Цю крапку називають крапкою Кюрі і позначають А2.
Вуглець — неметал, знаходиться в IV групі Періодичної системи, атомний номер 6, атомна маса 12, атомний радіус 0,077 нм, температура плавлення 3500 °С.
Вуглець — полиморфний, має двох аллотропічні форми: графіт і алмаз. Графіт є стійкої в звичайних умовах аллотропичної форми. Алмаз одержують при високих тисках і температурах.
При взаємодії заліза з вуглецем у сплавах вуглець може розчинятися в ґратах заліза по механізму впровадження, тобто впроваджуватися в межузельные простору ґрат заліза, оскільки атомний радіус вуглецю майже в два рази менше, ніж у заліза, а також утворювати з'єднання Fe3C, Fe2C і ін.
З'єднання Fe3C містить найменшу концентрацію вуглецю (6,67 %С) у порівнянні з іншими з'єднаннями, тому (як це вказувалося раніше) можна розглядати частину діаграми від заліза до з'єднання Fe3C як самостійну діаграму Fe-Fe3C.
2. Діаграма стану залізо — цементит (Fe-Fe3C)