Қорытпалар күйі

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ ҒЫЛЫМ ЖӘНЕ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ БІЛІМ МИНИСТРЛІГІ СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ УНИВЕРСИТЕТІ

диаграммасы. Темір көміртекті қорытпалардың фазалары мен компоненттері. Темір-цементит жүйесі күй диаграммасы. 

Тақырыбы: Қорытпалар күйі

БӨЖ

Орындаған: Омаргазина Д.М. ХН-221

Қарастырып отырған жүйедегі кез келген  қорытпа күйін оның концентрациясы мен  температураға байланысты графикалық  бейнелеу күй диаграммасы деп аталады. Күй  диаграммасы тепе-тең, орнықты күйлерді, яғни  белгілі жағдай кезінде қайсысы ең кіші ішкі  энергияға ие болатынын көрсетеді. Күй  диаграммасының теориялық және практикалық  маңызы өте үлкен. 

басталады, өйткені күй диаграммасы қорытпаның структуралық және фазалық  басталады, өйткені күй диаграммасы қорытпаның структуралық және фазалық  құраушыларын зерттеуге мүмкіндік береді. құраушыларын зерттеуге мүмкіндік береді.

Сурет 1 – Құраушылары сұйық және қатты күйінде бірі екіншісінде шексіз еритін Сурет 1 – Құраушылары сұйық және қатты күйінде бірі екіншісінде шексіз еритін

         Диаграмманы пайдаланып термиялық өңдеуді жүргізу мүмкіндігі мен оның режимдерін және           Диаграмманы пайдаланып термиялық өңдеуді жүргізу мүмкіндігі мен оның режимдерін және  қорытпалардың құйылу температурасы мен ыстық пластикалық деформациялану температураларын  қорытпалардың құйылу температурасы мен ыстық пластикалық деформациялану температураларын  белгілеуге болады. белгілеуге болады.          Диаграмманы тұрғызу эксперименттік тәсілмен іске асырылады. Ол үшін көбінесе термиялық          Диаграмманы тұрғызу эксперименттік тәсілмен іске асырылады. Ол үшін көбінесе термиялық анализді пайдаланады.  Жүйеден  компоненттерінің  массасы  әртүрлі  қатынастағы  бірнеше  анализді пайдаланады.  Жүйеден  компоненттерінің  массасы  әртүрлі  қатынастағы  бірнеше  қорытпалар  таңдап  алынады.  Қорытпаларды  отқатөзімді  тигельдерге  салып,  пеште  қыздырады.  қорытпалар  таңдап  алынады.  Қорытпаларды  отқатөзімді  тигельдерге  салып,  пеште  қыздырады.  Балқығаннан  кейін  тигельдерді  қорытпамен  бірге  ақырын  салқындатып,  салқындау  жылдамдығын  Балқығаннан  кейін  тигельдерді  қорытпамен  бірге  ақырын  салқындатып,  салқындау  жылдамдығын  белгілеп отырады. белгілеп отырады.         Алынған мәліметтер бойынша уақыт – температура координатасына салқындау қисықтарын          Алынған мәліметтер бойынша уақыт – температура координатасына салқындау қисықтарын  тұрғызады.  тұрғызады.                  Эксперимент  нәтижесінде  бірнеше  салқындау  қисықтарын  алады,  онда  фазалық  түрлену                  Эксперимент  нәтижесінде  бірнеше  салқындау  қисықтарын  алады,  онда  фазалық  түрлену  температураларында қисықтың майысу нүктелері мен температура аялдамалары байқалады.  температураларында қисықтың майысу нүктелері мен температура аялдамалары байқалады.          Фазалық түрленулерге сәйкес келетін температуралар аумалы нүктелер деп аталады.         Фазалық түрленулерге сәйкес келетін температуралар аумалы нүктелер деп аталады.               Қорытпалар  кристалдануы  басталатын  температуралар ликвидус,  аяқталатын                Қорытпалар  кристалдануы  басталатын  температуралар ликвидус,  аяқталатын  температуралар солидус нүктелері деп аталады. температуралар солидус нүктелері деп аталады.

Кез келген жүйеде тепе-теңдікте болатын фазалар саны ішкі және сыртқы жағдайларға байланысты болады. Жүйеде өтетін өзгерістердің  барлық заңдылықтары фазалар ережесі немесе  Гиббс заңы деп аталатын тепе теңдіктің жалпы заңына бағынады.

Фазалар ережесі. Күй диаграммасы мен қорытпалардың салқындату қисықтары Гиббс заңы немесе фазалар ережесі бойынша  тексеріледі: С = К – Ф + 1 мұндағы: С – жүйе еркіндік дәрежесінің саны;

            К – жүйе құраушыларының саны;             Ф – тепе-теңдік жағдайдағы фазалар саны;             1 – сыртқы факторлар саны.

Қорытпа күйі  диаграммаларының  ішінде Fе-С күйі  диаграммасының маңызы  зор. Өйткені көміртекті  темір қорытпалар  техникада өте көп  қолданыс тапқан.

Көміртекті темір қорытпалардың компоненті мен фазалары. Темірдің балқу температурасы 1539оС.  Темір-полиморфтік түрленетін элемент.  Оның a және gмодификациясы бар. 911оС-дан төмен  және 1392оС жоғары темірдің көлемді центрленген  текше торы бар a модификациясы тұрақты. 1392-1539 оС  аралығындағы модификацияны Fеd деп те атайды. 9111392оС аралығында жақты центрленген торы бар  Fеg тұрақты. 768о С-ға дейін темір магнитті. 768оС Кюри  нүктесі деп аталынады, бұл температурадан жоғары  темір парамагнитті. Көміртек–металл емес, полиморфтік  түрленетін элемент. Оның модификациясы – графит пен  алмаз. Көміртекті темір қорытпалардың фазалары мыналар:  сұйық қорытпа, феррит, аустенит, цементит және  графит.

        Көміртек пен басқа элементтердің a-темірдегі ену қатты ерітіндісін феррит  деп атайды. Оның көлемді центрленген текше торы бар. Жоғары температуралық  ферритте 1499 оС-да 0,1 көміртек ериді, ал төменгі температуралық ферритте  727оС-да – 0,025%С. Бөлмелік температурада ферриттегі көміртек мөлшері  0,006%-ға дейін  азаяды. Феррит – коррозияға төзімсіз, магнитті келген, беріктігі  төмен, жұмсақ фаза: sв = 300 МПа, НВ 800 – 1000 МПа, d = 40%, y = 70%, КСU =  25 MДж/м2.        Аустенит көміртек пен басқа элементтердің g – темірдегі ену қатты ерітіндісі.  Оның жақты центрленген текше торында 1147оС–да 2,14% көміртек ериді, ал  727оС–да – 0,8%С. Аустенит магнитті емес, ферритке қарағанда коррозияға  төзімділеу және беріктеу: sв = 550 МПа, НВ 2000 МПа, d = 50%.       Темір мен көміртектің химиялық қосылысын – темір карбидін Fе3С цементит деп атайды. Цементиттың күрделі ромбылық торы бар, көміртек мөлшері 6,69 %.  Цементиттың қаттылығы жоғары (HB 8000) және морт. Балқу температурасы  ~  1260оC. Цементит метатұрақты фаза болғандықтан, жоғары көміртекті  қорытпалардың тепе-теңдік жағдайында графит түзіледі.                       Графит  – көміртекті темір қорытпаларында жеке бөлініп шыққан көміртек.  Оның гексагониалық торы бар. Графит жұмсақ, беріктігі төмен, химиялық  төзімділігі жоғары фаза.        Көміртекті темір қорытпаларда екі жоғары көміртекті фаза – цементит пен  графит болғандықтан, метатұрақты темір – цементит күйі диаграммасы және  тұрақты темір-графит күйі диаграммасы болады.

Темір-цементит кү йі диаграммасы. Бұл диаграмма (4.1–сурет) көміртекті темір қорытпаларын (болат және шойын) өте баяу қыздыру немесе салқындату кезіндегі фазалық өзгерісті көрсетеді. Диаграмманың А нүктесі темірдің балқу немесе кристалдану температурасын көрсетсе, N және G нүктелері оның полиморфтік түрлену a gтемператураларын көрсетеді. Диаграмманың АВСД сызығы – ликвидус сызығы. Ликвидус сызы ғынан жоғары барлық қорытпа сұйық күйде болады. Диаграмманың AHJECFД сызығы – солидус сызығы. Ликвидус пен солидус сызықтарының арасында қорытпалар екі фазалы (сұйық және қатты). АВ сызығы сұйық қорытпадан ферриттің кристалдануын көрсетсе, ВС және СД сызығы сұйық фазадан аустенит пен бірінші реттік цементиттің кристалдануын көрсетеді. Ликвидус сызығы барлық қорытпаның алғашқы кристалдану үрдісінің басталу нүктелерін көрсетсе, солидус сызығы аяқталуын көрсетеді. Темір-цементит жүйесінде үш изотермиялық түрленіс бар:  1) перитектикалық;  2) эвтектикалық;  3)эвтектоидтық.

HJB сызығы – перитектикалық түрленіс сызығы Lв + Фн à АJ. Бұл реакция көміртек мөлшері 0,1-0,5% болып келген қорытпаларда ғана болады. ECF сызығы – эвтектикалық түрленіс сызығы Lc à AE + Ц. Қорытпаны салқындату кезінде 1147оС-да сұйық фазадан бөлініп шыққан аустенит пен цементиттің эвтектикалық қоспасын ледебурит деп атайды. Көміртек мөлшері 2,14%-дан жоғары келген барлық қорытпада бұл реакция орын алады. Ледебуриттегі көміртек мөлшері 4,3%. Оның қаттылық (НВ 6000 МПа), морттық және аққыштық қасиеттері жоғары. PSK сызығында эвтектоидтық түрленіс болады As à Фр + Ц. Қорытпаны салқындату кезінде 727оС-да аустенит феррит пен цементитке ыдырайды, құрылған эвтектоидты перлит деп атайды. Перлитте 0,8% көміртек бар. Перлит берік (sB=800-900 МПа), айтарлықтай қатты (HB 1800-2000 МПа), пластикалық қасиеті орташа (d=16%, y=10%).

 



     

      

Диаграмма нүктелерінің сипаттамасы 4.1-кестеде келтірілген. Көміртекті темір қорытпаларында темірдің полиморфтік түрленісінен қайыра кристалдану үрдісі орын алады. Сонымен қатар көміртектің феррит пен аустенитте ерігіштігі температураға байланысты өзгереді. Көміртек қатты ерітіндіден (феррит пен аустенит) цементит күйінде бөлініп шығады. GS және ES сызықтары қорытпаның қайыра кристалдану үрдісіні ң басталуын к өрсетеді. GS сызығы ферриттің аустениттен бөлініп шыға баста ғанын, ES сызы ғы екінші реттік цементиттің аустениттен бөлініп шыға бастағанын көрсетеді. GP сызығы аустениттің ферритке қайыра кристалдану үрдісінің ая қталу н үктелерін көрсетеді. PQ сызығы үшінші реттік цементиттің ферриттен бөлініп шы ға баста ғанын к өрсетеді. Көміртекті темір қорытпалары екі топқа бөлінеді: 1) болат (көміртек мөлшері 0,02-2,14%); 2) шойын (көміртек мөлшері 2,14-6,69%). Көміртекті болаттың тепе-теңдік жағдайдағы құрылымы темір-цементит к үйі диаграммасы бойынша анықталады (4.1- суретті қараңыз). Құрылымына қарай к өміртекті болат үшке бөлінеді: 1) эвтектоидқа дейінгі (құрылымы феррит пен перлит; к өміртек 0,02-0,8%); 2) эвтектоидты (құрылымы перлит; көміртек 0,8%); 3) эвтектоидтан кейінгі (құрылымы перлит пен екінші реттік цементит; к өміртек 0,8-2,14%). Темір – цементит күйі диаграммасы бойынша кристалданып, к өміртек негізінен цементит түріндегі ақ шойын, құрылымы бойынша үшке бөлінеді: 1) эвтектикаға дейінгі (құрылымы перлит, цементит (екінші) ж әне ледебурит; к өміртек 2,144,3%); 2) эвтектикалы (құрылымы ледебурит; көміртек 4,3%); 3) эвтектикадан кейінгі (құрылымы цементит (бірінші) ж әне ледебурит; к өміртек 4,3-6,69%).

1 Дриц М.Е., Москалев М.А. Технология конструкционных  материалов и материаловедение: Учебник для вузов. - М.:  Высшая школа, 1990.- 447с. 2 16. Жадан В.Т., Гринберг Б.Г., Никонов В.Я. Технология  металлов и других конструкционных материалов: Учеб.  пособие для немашиностроительных вузов. -2-ое изд.,  перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1970. - 704с. 3 http://psu.kz/arm/upload/umk/56228.doc 4  http://ffre.ru/ujgujgqasujgotryfs.html


Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс


Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь