Домашняя контрольная работа №1 по материаловедению, МГПТК ж.д. тр-та. Начертите диаграмму состояния сплавов железо-углерод, укажите параметры основных точе.

5. Характеристика основных структур: В системе железо-цементит (Fe - Fе3С) имеются следующие фазы: жидкий раствор, твердые растворы - феррит и аустенит, а также химическое соединение - цементит. Феррит может иметь две модификации - высоко- и низкотемпературную. Высоко¬температурная модификация d-Fe и низкотемпературная - a-Fe представляют собой твердые растворы углерода, соответственно, в d- и a- железе. Предельное содержание углерода в a-Fe при 723°С - 0,02%, а при 20°С - 0,006%. Низкотемпературный феррит a-Fe по свойствам близок к чистому железу и имеет довольно низкие механические свойства. Аустенит g-Fe - твердый раствор углерода в g-железе. Предельная растворимость углерода в g-железе 2,14%. Он устойчив только при высоких температурах, а с некоторым примесями (Мn, Сг и др.) при обычных (даже низких) температурах. Аустенит обладает высокой пластичностью, низкими пределами текучести и прочности. Твердость аустенита 160...200 НВ. Цементит Fе3С - химическое соединение железа с углеродом, содержащее 6,67% углерода. Между атомами железа и углерода в цементите действуют металлическая и ковалентная связи. Температура плавления ~1250°С. Цементит является метастабильной фазой; область его гомогенности очень узкая и на диаграмме состояния он изображается вертикалью. Время его устойчивости уменьшается с повышением температуры: при низких температурах он существует бесконечно долго, а при температурах, превышающих 950°С, за несколько часов распадается на железо и графит. Цементит имеет точку Кюри (210°С) и обладает сравнительно высокими твердостью (800 НВ и выше) и хрупкостью. В системе железо - цементит имеются две тонкие механические смеси фаз - эвтектическая (ледебурит) и эвтектоидная (перлит). Ледебурит является смесью двух фаз g-Fe + Fе3С, образующихся при 1130°С в спла¬вах, содержащих от 2,0 до 6,67%С, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, главным образом, чугунов. Ледебурит обладает достаточно высокими прочностью (НВ>600) и хрупкостью. Перлит (до 2,0%С) представляет собой смесь a-Fe + Fе3С (в легированных сталях -карбидов), образующуюся при 723°С и содержании углерода 0,83% в процессе распада аустенита, и наблюдается визуально как структурная составляющая железоуглеродистых сплавов. Механические свойства перлита зависят от формы и дисперсности частичек цементита (прочность пластинчатого перлита несколько выше, чем зернистого. 6. Описать процессы, происходящие в сплаве с заданным содержанием углерода при охлаждении от 1600 до 20 градусов. Указать структуры при температурах Т1= 1050 градусов и Т2= 650 градусов. Определить содержание углерода в структурных составляющих сплава при Т2= 650 градусов. Сплав, содержащий 1,2% углерода является заэвтектоидной сталью. При охлаждении от 1600 до 20 градусов он претерпевает следующие превращения: (на основании диаграммы) 1600 - сплав однофазный (жидкость) Т=1460 - начало первичной кристаллизации. Из жидкого расплава начинают выпадать кристаллы аустенита, структура становится двухфазной-Жидкость+Аустенит. Процесс продолжается до точки на линии солидус Т=1300 пока вся жидкость не закристаллизуется. В точке Т=1300 первичная кристаллизация заканчивается и структура становится твердой однофазной однокомпонентной -Аустенит. Дальнейшее охлаждение приводит к обеднению аустенита по углероду. В промежутке между точками Т=1300 и Т=870 сохраняется аустенит. В точке Т=870, лежащей на линии ОЕ, начинается вторичная кристаллизация. Из аустенита выпадает Цементит вторичный в виде сетки по границам аустенитного зерна. Структура становится двухкомпонентной Аустенит+Цементит вторичный. Между точками Т=870 и Т=727 структурных изменений нет, но падает содержание (растворимость) углерода в аустените, пока не достигнет минимума 0,8% при температуре 727 градусов. В этой точке происходит перлитное превращение. Структура становится Перлит+Цементит вторичный. Охлаждение ниже 727 градусов изменяет растворимость углерода в феррите, входящем в состав перлита. Эти изменения протекают по линии PQ. При Т1=1000 –структура стали - Аустенит При Т2=650-структура - перлит +цементит вторичный. Итак, в точке при Т2 имеются перлит, химический состав которого описывается точкой a (0,8%С) и вторичный цементит, химический состав которого описывается точкой с (2,14%С) Составляем и решаем пропорцию: QП/Qобщ= вc/aс QП/100 = 5/20 QП = 5/20 ×100 = 25% QЦ = 100 - 20% = 75% Ответ: QП = 20%; Qц = 80%; СП = 0,8%С; Сц = 2,14%С.

Задача №20 3 Задача №31 9 Задача №57 13 Задача № 87 19 Задача№110 20 Список литературы 24

1. Берлин В.И., Костяев П.С., Шапкин К.Д. Материаловедение. - М.: Транспорт,1983.
2. Зенкин А.С., Петко И.В. Допуски и посадки в машиностроении. Справочник.- Киев.:Техника,1990.
3.Марков Н.Н. Взаимозаменяемость и технические измерения. -М.: Высшая школа, 1981.
4. Никифоров В.Н. Технология металлов и конструкционные материалы. - Л.: Машиностроение,1987.