Определение величины зерна

Размер кристаллических зерен определяется на протравленным микрошлифе. Величина зерна- один из факторов, влияющих на свойство сплавов. С укрупнением зерна понижаются ударная вязкость и прочность металлов и сплавов.

Величина зерен под микроскопом определяется двумя методами: визуальной оценкой и непосредственным подсчетам числа зерен на единице площади шлифа. Размер зерна оценивается соответствующим номером при общем увеличении микроскопа х 100, (ГОСТ 5630-69, альбом, с.39-45).

Определение балла неметаллических включений

Неметаллические включения изучают на зеркальной непротравленной поверхности при увеличении х100. Тип неметаллических включений, их балл, площадь, занимаемая включениями, определяется по шкале ГОСТ 1778-57 (альбом, с.47-49).

4.2. CИСТЕМА ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД. Диаграмма состояния ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД.

Система железо углерод имеет следующие фазы: жидкость, феррит, аустенит, цементит, графит.

В жидком состоянии железо и углерод имеют неограниченную растворимость в друг друге.

Феррит.Существуют две разновидности феррита – низкотемпературный a-феррит и высокотемпературный d-феррит

Низкотемпературный a-феррит (феррит) – твердый раствор внедрения углерода в a-железо, которое имеет объемно-центрированную кубическую решетку (ОЦК решетка). Предельная растворимость углерода в феррите равна 0,02% при 723°С (точка Р на диаграмме Fe-C). При понижении температуры растворимость углерода в феррите уменьшается и при 20 °С равна 0,01% (точка Q)

Феррит мягок (твердость по Бринелю 70-80 ед.), обладает большим относительным удлинением (до 40%). Под микроскопом феррит выглядит в виде светлых однородных зерен.

Высокотемпературный d-феррит - твердый раствор внедрения углерода в d-железо которое имеет ОЦК решетку. Максимальная растворимость углерода в d-феррите равна 0,01% при 1492 °С (Точка Н).

Аустенит– твердый раствор внедрения углерода в g-железо которое имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК решетка). Максимальная растворимость углерода в аустените равна 2% при 1130 °С (Точка Е). При температуре 723 °С аустенит содержит 0,8% углерода (точка S).

Цементит – химическое соединение углерода с железом - карбид железа Fe₃C содержащий 6,67% C имеет сложную ромбоэдрическую решетку с плотной упаковкой атомов. Цементит обладает высокой твердостью (твердость по Бринелю » 800 ед.) и хрупкостью. Цементит является метастабильной фазой, т.е. при нагревании до высокой температуры он становиться нестабильным и распадается на стабильные фазы аустенит и графит.

По структуре цементит различают :

1.Первичный Ц - кристаллизуется из жидкости при температу­ре, соответствующей линии СД. Под микроскопом наблюдается в ви­де светлых пластин

2. Вторичный Ц - образуется при выделении углерода из аустенита при понижении температуры, от 1130 до 723 ⁰С (линия ЕS). Под микроскопом в сталях с содержанием более 0,8% ⁰С цементит вто­ричный наблюдается в виде сетки по границам зёрен

3. Третичный Ц - образуется при выделении углерода из фер­рита при температурах ниже 723° С. Хорошо наблюдается в сталях с содержанием 0,01…0,02% С в виде отдельных островков по границам зерен феррита (рис.4б, альбом рис.8).

Графит – углерод в свободном состоянии, является стабильной фазой.

Двухфазные составляющие

В системе- железо - углерода имеются две двухфазных струк­турных составляющих: перлит и ледебурит.

Перлит - эвтектоидная смесь феррита и цементита пластинчатого строения с содержанием углерода 0,8%, образуется из аустенита при постоянной температуре на линии эвтектоидного превращения РSК по реакции А_s ® Ф_р + Ц_к и находится при этой темпе­ратуре в равновесии с аустенитом состава точки S.

Ледебурит - эвтектическая смесь образуется из жидкости при постоянной температуре на линии эвтектического превращения ЕСF по реакции Ж_с® А_E+Ц_F, содержит 4,3% С и состоит в интер­вале температур от линии ЕСF до линии РSК из смеси аустенита и цементита, а при температуре ниже линии РSК из перлита и цементита. На линии ЕСF ледебурит находится в равновесии с жидкостью состава точки С. При комнатной температуре ледебурит состоит из пластин цементита, в которых расположены столбики перлита.