Определение расчётной твердости в сплавах железо - цементит

Аддитивный закон изменения твёрдости сплавов железо – цементит представляется выражением:

НВ_спл = (m_α /М_спл) ∙ НВ_α + (m_ц /М_спл) ∙ НВ_ц, (2)

где m_α, m_ц – массы сосуществующих фаз – феррита и цементита, М_спл – масса сплава, НВ_α и НВ_ц– значения твёрдости по Бринеллю феррита и цементита.

Для расчётов можно принять:

■ твердость феррита НВ_α = 800 МПа,

■ твердость цементита НВ_Ц = 800 кгс/мм²,

■ предельная концентрация

углерода в феррите при

Т = 295 К С^α_max = 0,006 мас.%.

 

 

Справочные материалы

Таблица 1

КРИТИЧЕСКИЕ ТОЧКИ ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ

СИСТЕМЫ СПЛАВОВ «ЖЕЛЕЗО - ЦЕМЕНТИТ»

Обозна-чение точки	Координаты точки	Физический смысл
СС, мас. %	Т, ^0С
А			Точка плавления – кристаллизации (L«d) чистого железа
N(А4)			Температура полиморфного превращения d«g
G(А3)			Температура полиморфного превращения a«g
H	0.10		Предельная растворимость углерода в d-железе
I	0.16		Точка перитектического превращения LВ + dН«gI
B	0.51		Концентрация углерода в жидком растворе перитектического состава
E	2.14		Предельная растворимость углерода в g-железе
C	4.30		Точка эвтектического превращения LС«gЕ + Fe3C
F	6.67		Не имеет
P	0.02		Предельная растворимость углерода в a-железе
S	0.80		Точка эвтектоидного превращения gS«aP+ Fe3C
K	6.67		Не имеет
Q	0.008		Растворимость углерода в a-железе при комнатной тем-ре
D	6.67	1250…1600	Гипотетическая температура плавления цементита

 

Таблица 2

ЛИНИИ ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ

СИСТЕМЫ СПЛАВОВ «ЖЕЛЕЗО - ЦЕМЕНТИТ»

Обозна-чение линии	Фазовое превращение	Название и физическая сущность фазового превращения (фазовой реакции)
AB	L«d (+ L)	Ликвидус d-феррита
BC	L«g (+ L)	Ликвидус аустенита
CD	L «Fe 3C (+ L)	Ликвидус цементита
AH	(d +) L«d	Солидусd-феррита
IE	(g +) L«g	Солидус аустенита
HIB	LВ + dН«gI	Изотерма перитектического превращения: 1499 ^0С
HN	d«g (+ d)	Температура начала образования аустенита из d-фер-рита/ Температурная зависимость предельной раст-воримости углерода в d-феррите
IN	(g +) d«g	Температура окончания образования аустенита из d-феррита
ECF	LС«gЕ+ Fe 3C	Изотерма эвтектического превращения при Т= 1147 ^0С
ES	g«Fe3C (+ g)	Температурная зависимость предельной растворимости углерода в аустените
GS	g«a (+ g)	Температура начала образования a-феррита из аустенита
GP	(a +) g«a	Температура окончания образования a-ферритаизаустенита
PSK	gS «aP + Fe 3C	Изотерма эвтектоидного превращения при Т= 727 ^0С
PQ	a«Fe3C (+ a)	Температурная зависимость предельной растворимости углерода в a-феррите

Таблица 3

ФАЗЫ В СПЛАВАХ СИСТЕМЫ «ЖЕЛЕЗО - УГЛЕРОД»

(В ВАРИАНТАХ «ЖЕЛЕЗО - ЦЕМЕНТИТ» И «ЖЕЛЕЗО - ГРАФИТ»)

Название фазы	Определение типа фазы	Кристаллическая структура	Варианты обозначения фаз
смешан.	рус.	греч.
Феррит	Твердый раствор внедрения углерода в железе с ОЦК кристаллической структурой	ОЦК	Feδ(C)	Фδ	δ
Feα (C)	Фα	α
Аустенит	Твердый раствор внедрения углерода в железе с ГЦК кристаллической структурой	ГЦК	Feγ (C)	А	γ
Цементит	Химическое соединение железа с углеродом – карбид железа	Орторомбическая	Fe3C	Ц	–
Графит	Одна из двух аллотропических форм углерода	Гексаго-нальная	Cгр	Г	–
Расплав	Однородный жидкий раствор углерода в железе	нет	L	Ж	–

 

Таблица 4

ВАРИАНТЫЗАДАНИЙ К УПРАЖНЕНИЯМ ПО ТЕМЕ "ДИАГРАММА ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ СИСТЕМЫ СПЛАВОВ ЖЕЛЕЗО - ЦЕМЕНТИТ"
Номер варианта	Массы компонентов в сплаве I	Температура Т1 для анализа фазового состава в сплаве I, ^оС	Массы компонентов в сплаве II	Температура Т1 для анализа фазового состава в сплаве II, ^оС
Fe		C		Fe		C
	1498,5	г	2,0	г			т		т
	598,8	кг	1,2	кг			кг		кг
	3,323	кг		г		1,627	кг		г
	79,68	т	0,32	т		3,184	т		кг
	10,945	т		кг		416,6	кг		кг
	596,4	г	3,6	г		1,132	кг		г
	12,77	т	0,09	т			т	1,95	т
	396,8	кг	3,2	кг		2699,1	кг		кг
	1,652	кг		г			г	7,5	г
	118,8	т	1,2	т		1,772	т	0,07	т
	1,798	т		кг			т	0,5	т
	790,4	г	9,6	г		5341,4	кг		кг
	9,11	т	0,12	т		1,486	т		кг
		кг	0,12	т			кг	33,8	кг
		кг		кг		24,792	т	1,25	т
	19,68	кг		г		13,87	кг		г
	50,017	т		кг			кг	1,678	т
	8183,3	кг	0,15	т		0,837	т	53,4	кг
	62,732	кг		г		2,12	т		кг

Таблица 5

ДВУХФАЗНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ