Приклад виконання завдання

1. Діаграма стану сплавів з обмеженою розчинністю компонентів у твердому стані. Структури всіх областей діаграми.

Відповідь:

Характерною особливістю такої діаграми є наявність при тем­пературах нижче лінії солідуса,тобто для твердого стану, лінії (або ліній) обмеженої розчинності. Один з видів такої діаграми стану показан на рис.1. На цій діаграмі верхня лінія КСD - лінія ликвидуса, яка показує температури плав­ління сплавів; лініяя КЕСF - лінія солідуса, по­казує температури затвердіння сплавів. Отже, нижче лі- нії КЕСF всі сплави,що складаються з компонентів АіВ, знаходяться у твердо- му стані.Лінія SE показує змінення разчинності зі зниженням температури компонента В у компо-ненті А в твердому стані. В данному випадку зі зниженням температури розчинність зменшується.

Отже, якщо кристалізується сплав, склад якого лівіше точки S, то при будь-якій температурі вся кількість компонента В перебуває у твердому розчині. Кристалізація таких сплавів нічим не відрізняється від розглянутих вище умов кристалізації у випадку необмеженої розчинності, тобто після затвердіння й аж до повного охолодження структура таких сплавів складається із зерен твердого розчину.

Інший характер має кристалізація й структура сплавів, склад яких перебуває правіше точки S, тобто за межею розчинності.

Розглянемо для прикладу процеси, що відбуваються при охолодженні, наприклад сплаву I - I (рис.1).

Вище температури t₁ сплав рідкий. Нижче цієї температури починається кристалізація і до температури t₂ утворюються кристали твердого розчину B в A (позначимо їх α). У точці 2 сплав має структуру кристалів α. Від точки 2 до точ- ки 3 відбувається охолодження сплаву без зміни його структури. При температурі t₃ сплав I – I перетинає лінію граничної розчинності компонента B A, тобто лінію SЕ. Нижче цієї температури (нижче точки 3) розчинність стає все менше й менше. Уся кількість компонента В вже не може перебувати в розчині. Частина компонента В виходить із розчину й утворює окремі кристали компо- нента В, які називаються вторинними (В_||).

Таким чином, після повного охолодження сплав має структуру, що полягає із твердого розчину α й вторинних кристалів компонента В (В_||).

Процес виділення вторинних кристалів із твердого розчину називається вторинною кристалізацією, на відміну від утворення кристалів у рідкому сплаві (первинна кристалізація).

У сплавах, що лежать за складом правіше точки Е, тобто на лінії ЕСF, утворює- ться эвтектика. Особливість цієї эвтектики полягає в тому, що вона є суміш-

шю не кристалів A и В, а кристалів твердого розчину α й кристалів компонента В.

2.Основні види хіміко-термічної обробки виробів. Основні етапи технологічних процесів при хіміко-термічній обробці.

Відповідь:

Хіміко-термічною обробкою називають процес, що представляє собою комбі-націю термічного й хімічного впливу з метою зміни складу, структури й власти-востей поверхневого шару стали, а отже й усієї деталі в цілому.

Хіміко-термічна обробка заснована на дифузії, тобто проникненні в сталь атомів різних елементів. Вона може відбуватися тільки в тому випадку, якщо елемент, що дифундує, утворює з основним металом твердий розчин або хімічна сполука.

При хіміко-термічній обробці протікають наступні процеси:розпад молекул у зовнішньому середовищі й утвір атомів, що дифундує елемента (дисоціація);

поглинання атомів поверхнею стали (адсорбція);

проникнення атомів углиб стали (дифузія).

Дифузійне насичення поверхні деталей проводиться різними елементами: вуглецем, азотом, хромом, алюмінієм, кремнієм і ін.В залежності від того, яким елементом проводиться насичення, підвищується твердість і зносостійкість поверхні або підвищується жаростійкість, корозійна стійкість і інші властивості.

При проведенні будь-якої хіміко-термічної обробки деталі нагрівають

у середовищі, що містить той елемент, яким проводиться насичення. Витримка

при нагріванні повинна бути достатньої для того, щоб атоми,якими насичують

елемент проникли в сталь (у деталь) на потрібну глибину.

Якщо насичення проводиться вуглецем, то такий процес називають цементацією, якщо азотом - азотуванням, хромом - хромуванням, кремнієм

- силицированием і т.ін.

3. Накреслите діаграму «залізо-цементит», укажіть структури у всіх її областях, характерні точки діаграми, опишіть структурні перетворення при повільнім охолодженні сплаву з вмістом вуглецю 5,2% від температури плавлення до кімнатної.

Відповідь: І

І

Рисунок 2. Діаграма стану сплавів Залізо-цементит

Заевтектичний білий чавун зі змістом 5,2% вуглецю при охолодженні до тем-ператури ліквідус перебуває в рідкому стані. При tл починається кристалізація первинного цементиту. Від tл до tс (1147° С) відбувається кристалізація первинного цементиту й чавун складається з рідкого сплаву й первинного цементиту. При 1147°С чавун складається з первинного цементиту й рідкого сплаву евтектичного складу з вмістом 4,3% вуглецю, який, кристалізуючись при цій температурі, утворює ледебурит, що складається із цементиту й аустеніта зі змістом 2,14% вуглецю.

Нижче перетворення перетерплює тільки ледебурит,в якому аустеніт перет-ворюється на перліт а первинний цементит не змінюється , тобто від 1147 ⁰С до Ar1 усередині ледебуриту виділяється вторинний цементит і чавун складається з ледебурита й первинного цементиту.При Ar1 усередині евтектики аустеніт перетворюється в перліт. Нижче Ar1 чавун складається з ледебуриту й первинного цементиту.

Додаток Б