еориялы малматтар.
Темiр-цементит диаграммасы (сур. 4.1) темiр-кмiртектi орытпаларды (болат, шойын) ыздыранда жне суытанда болатын процесстердi тсiнуге, анытап алуа негiзгi мселе болады.
Сурет 4.1. Темiр – цементит диаграммасы: 1 – сйы орытпа; П – сйы ерiтiндi + атты ерiтiндi (аустенит); Ш – сйы ерiтiндi + бiрiншi реттiк цементит; 1У – аустенит ; У – аустенит + екiншi реттiк цементит; У1 - екiншi реттiк цементит + ледебурит + аустенит; УП - бiрiншi реттiк цементит + ледебурит + аустенит; УШ – феррит + аустенит; 1Х – феррит + перлит; Х – перлит + екiншi реттiк цементит; Х1 – перлит + екiншi реттiк цементит + ледебурит; ХП – ледебурит + бiрiншi реттiк цементит.
Бл орытпаларды ыздыранда немесе суытанда келесi рылыс пайда болады: аустенит, перлит, цементит, феррит, ледебурит. Бл рылыс 4.1-шi кестеде крсетiлген.
Бл жмыста диаграмманы талдауы оны сол жа жоары iргесiз, жеiлдеген диаграмма бойынша ткiзiледi. Анализде диаграмманы нкте, сызытары аралыстырады (4.2, 4.3 кесте), фаза жне кесiндi задары олданылады. АС сызыынан жоары барлы орытпалар сйы болады, еркiншiлiк дреже саны C = K – Ф + 1 = 2-1+1=2 (сур. 4.1), яни, орытпаларды ыздыруа, суытуа болады, оларды оспасын згертуге болады, брiбiр олар сйы кезiнде бiралыпты бола бередi (тедiк алыпында). АС, АЕС жне СД, CF сызытар аралыында орытпалар екi фазалы болады, атты жне сйы фазаларында, осы кезде еркiншiлiк дреже саны С = 2 – 2 + 1 = 1 (4.2 кесте)
4.1 кесте Темiр кмiртектi орытпаларды (болаттармен шойындарды) рамындаы рылыстар сипаттамалары.
| рылым | рылым трi | Кмiртек млшерi % | Фаза саны | Механиалы асиеттерi | рылымны сипаттамасы | ||
| В гс/мм2 | % | НВ кгс/мм2 | |||||
| Феррит | Шектелген Ерiтiмдiлiктi -темiрдегi кмiртектi атты ерiтiндiсi | 0,006-тен (00С) 0,025-а дейiн (7270С) | 80-100 | Созым-дылы, бiра мыты емес | |||
| Аустенит | Шектелген Ерiтiмдiлiктi -темiрдегi кмiртектi атты ерiтiндiсi | 0,08-тен (7270С) 2,14-а дейiн (11470С) | 180-200 | те созым-дылы | |||
| Цементит | Темiрмен кмiртектiн химиялы осылысы (Fe3C) | 6,67 | те атты жне сыныш | ||||
| Перлит | Ферритпен цементиттi механикалы араласы | 0,80 | Орта мыты-лы, орта созым-дылы | ||||
| Ледебурит | 18-200С-даы перлитпен цементиттi механикалы араласы | 4,30 | 1-2 | 450-500 | атты жне сыныш |
4.2 кесте Темiр цементит диаграммасындаы сызытардаы фазалы згерiстерi
| Сызы белгiленуi | Суытанда болатын сызытардаы фазалы згерiстерi | Еркiншiлiк дреже саны | Фазалар саны | Фазалар тiзiмi |
| АС | Сйытан аустенит блiнуiнi басталуы | Аустенит + сйыты | ||
| АЕ | -//- аяталынуы | -//- | ||
| ЕС | Сйытан аустенит болiнуiнi басталуы | Аустенит+цементит+ сйыты | ||
| CD | Сйытан алашы цементиттi блiнуiнi басталуы | Сйыты + цементит |
4.2 кестені жаласы
| CF | -//- аяталынуы жне ледебурит пайда болуы | Сйыты + цементит + аустенит | ||
| ECF | Сйытан ледебурит пайда болуы | Сйыты + цементит + аустенит | ||
| GS | Аустениттен феррит блiнуiнi басталуы | Аустенит + феррит | ||
| GP | -//- аяталынуы | -//- | ||
| PS | Аустениттен ферриттi блiнуiнi аяталынуы жне аустниттен перлит пайда болуы | Аустенит + феррит + цементит | ||
| PSK | Перлиттi аустениттен шыуы | -//- | ||
| SE | Екiншi цементиттi блiнуiнi басталуы | Аустенит + цементит | ||
| SK | Аустениттен екiншi цементит блiнуiнi аяталуы жне аустениттен перлиттi пайда болуы | Аустенит + цементит + феррит | ||
| PQ | шiншi цементиттi ферриттен блiнуiнi басталуы | Феррит + цементит |
4.3 кесте Темiр цементит диаграммасындаы нктелердегi фазалы згерiстерi.
| Нкте белгi-леу | ыздыру жне суыту кезiндегi нктелердегi фазалы згерiстер | Кмiртек млшерлерi, % | Нктелерге сйкес 0С | Фазалар тiзiмi | Фаза са-ны | Еркiншiлiк дреже саны |
| А | Таза темiрдi балу жне атаю температурасы | Сйыты + темiр кристалл-дары | - | |||
| Д | Цементит балу, жне атаю температурасы | 6,67 | 1600* | Сйыты + цементит (алаш) | - | |
| С | Ледебуриттi балауы жне пайда болуы | 4,30 | Сйыты + цементит+ аустенит | |||
| Е | Кмiртектi аустениттегi е кп еруi | 2,14 | Сйыты+ цементит+ аустенит | |||
| S | -//- е аз еруi | 0,80 | Аустенит + феррит+ цементит | |||
| G | -темiрдi -темiрге немесе -темiрдi -темiрiне айналуы | -темiр+ -темiр | - | |||
| Р | Кмiртектi -темiрiндегi е лкен еруi | 0,025 | Аустенит+ феррит+ цементит (екiншi) | |||
| Q | Кмiртекiн - -темiрiндегi е аз еруi | 0,006 | Феррит+цементит (шiншi) |
4.3 кестені жаласы
| К | Фаза згерiсi жо | 6,67 | Цементит (алашы) | - | ||
| F | -//- | 6,67 | -//- | - | ||
| М | Магниттiк згерiс | Таза темiр | - |
Сонымен бл айматарында жйесiнен бiр еркiншiлiк дрежесiне ие болады, ал оны тедiк алпын сатау шiн тек ана тедiлiгiнi бiр факторын ана згертуге болады – не температурасын, не оспасын. Екi жне бiр еркiншiлiк дрежесi сондай – а, диаграмманы барлы баса аймаында да болады, аустенит аймаынан баса. Бл аймата АЕ, GSE сызытар аралыында жйе бiр фазалы жне екi еркеншiлiк дрежеге ие болады С = 2 – 1 + 1 = 2. ECF, PSK горизонталды сызытарда жйе, ш фазалы, еркiншiлiк дрежесiнi саны С = 2 – 3 + 1 = 0 (4.2 кесте). ECF сызыында суыту кезiнде ледебурит пайда болады, PSK сызыында – перлит. Нльге те еркiншiлiк дрежесi (бл сызытардаы) ледебурит (1147 градус С) жне перлит (727 градус С) болуындаы атал траты температураларына себепшi болады. 4.3-шi кестестеден круге болады А, D, G, Q нктелерде, барлы исы сызытарда 2 фаза, бiр еркiншiлiк болуын, Р, S, E, C нктелерде – 3 фаза, бiр еркiншiлiк дрежесi болуын; К, F нктелерiнде фаза згерiстерiнi жоын.
Темiр – цементит диаграммасы бойынша суыту исы сызытарын салуа болады. Ол шiн аныталан концентрациялы орытпаны белгiлейтiн диаграмма сызытарымен (4.2, 4.3 сурет) вертикалдарды иылысу нктелерiн температура уаыт координаттар системасына салып, осы орытпалы суу немесе ызу исы сызытарын жасайды. диаграмманы исы сызытарымен иылысу нктелерi суыту жне ыздыру исы сызытарыны бгiлген жерлерiне сйкестенедi, ал горизонталды сызытармен иылысу нктелерi сол исы сызытардаы айматарымен сйкестенедi.
Мысалы: рамында 4,2% С орытпаны t=723 градустаы бастапы жне аты кристалдануындаы р фазаны рамын анытау керек болсын делiк. (31 жне 3 нктелерiнде суыту исыына байланысты етiп).
Берiлген орытпаны р фазасыны рамыны алып диаграммасы жне кесiндiлер дрежесi кмегiмен, белгiленген ретпен анытау керек.
1. алып диаграммасын кру (немесе оны берiлген орытпаа сай блшегiн) ол диаграммада ауымалы нктелер орынын жне берiлген температура нктесiн крсетiп сызы жргiзу керек. Бiздi берiлген жадайда 3 жне 31 нктелерi иылысады, олар орытпалар сызыында 3 нктесiмен белгiленген.
2. Диаграмманы о жаына слбе ретiнде суыту исыын кру керек. орытпаны кристаллдану процессiнi талдауы бойынша суыту исыында берiлген температуралы нктеде фазаны атын орнытыру керек. Бiздi жадайда 3 нктесiнде (орытпаны бастапы кристаллдануы t = 723 градус) фаза болып аустенитпен цементит болып табылады, ал 31 нктесiнде (кристаллдану атыы t = 723 градуста) цементит жне феррит.
Сурет 4.2. орытпа С=4,2% критикалы нктелерi жне фазалар атауларымен крсетiлген салындату исыыны рылысы.
Сурет 4.3. орытпа С=4,2% критикалы нктелерi жне рылымын растырушылар атуларымен крсетiлген салындату исыыны рылысы.
3. алып диаграммасы бойынша мынадай екi орытпаны сызыын (тзуiн) жргiзу жне орнытыру керек (кейде орытпа немесе компонент), олар берiлген температурада трады, ол бойынша бiр орыпта жалпы тек ана бiр атаулы фазадан труы керек, ал келесiсi – екiншi фазадан. Бiздi жаыдай бойынша бастапы кристаллдану орытпалары болып: а) t = 723 градуста бiр фазадан – аустениттен тратын орытпа С = 0,8% жне б) компонент цементит (Fe3C) С = 6,67%; кристаллдану соына дейiн: а) t = 723 градуста толыымен феррит фазасынан тратын орытпа С = 0,02% жне б) компонент – цементит.
4. Берiлген температуралы нкте арылы крсетiлген нктенi о жне сол жаында орналасан екi, бiр фазалы орытпа сызыымен иылысанша дейiн горизонталь жргiзу керек (бiздi жадайда горизонталь сызытар SK жне РК).
5. р фазаны рамын (пайыз есебiнде) есептеу. Жргiзiлген горизонталь сызыы ойша барлы орытпалар млшерiн (санын), соны iшiндi ос фазаны санын крсетедi.
Берiлген температуралы нктенi (бiздi жадайда 3 нктесi), екi кесiндiге бледi – о жне сол, р фазаны млшерiн анытайды, сол жатаы кесiндi о бiр фазалы орытпаа жне керiсiнше жататын (атысты) ойша фаза санын крсетедi. Бiздi мысал бойынша (кристалдануды басталынуына дейiн) горизонталь SK ойша орытпаны барлы салмаын крсетедi, кесiндiнi блiгi 3К – аустениттi фаза млшерiн, ал кесiндi 3S – цементит фазалар млшерiн крсетедi. Кристалдануды атыына барлы орытпаны салмаы ойша РК кесiндiсiмен крсетiледi, оны Р3 блiгi цементит млшерiн, ал 3К – феррит млшерiн крсетедi.
Кристалдауды басталуы шiн:
Аустенит млшерi = 
.
Цементит млшерi 
.
кристалдануды аяталуы шiн:
феррит млшерi 
.
Цементит млшерi 
.
р орытпаны рылымдылы растырушысыны рамы арапайым аныталады. Мысалы, t = 11300 С-та тран С = 4,2% рылымдылы (пайыз ретiнде) анытау керек (кристалдануды аяталуында).
Шешiмi: а) алып диаграммасын рып, ол диаграммада осыны сызыын жргiзу ажет; ол сызыта (тзуде) аумалы жне берiлген орытпа нктелер ретiн келтiрiп крсету керек (сурет 4.3); б) суыту исыын ру керек; в) осы суыту исыында берiлген температуралы нкте орынын анытау керек; г) кристалдану процессiн талдай отырып, берiлген температуралы нктеде структуралы рылым атауын анытау, бiздi мысалда 21 нктесi аустенит жне ледебурит; д) алып диаграммасында екi орытпа сызыын жргiзу керек, бiреуi 11300 С-те аустенит рылымынан, ал екiншiсi ледебуриттен трады. Бл орытпалара С=2% жне С=4,3% келедi; е) екi берiлген орытпалармен иылысанша, 2 нктесi арылы диаграммада горизонталь сызыын жргiзу керек (иылысу нктелерi Е, С); ж) р рылым растырушыларды млшерiн анытау керек.
Ледебурит + аустенит рылымын мiнездейтiн ЕС сызыы ойша орытпаны толы салмаын крсетедi.
Оларды санды негiздерiн келесiдей табамыз:
