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

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ ҚАЛАСЫНЫҢ ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

СӨЖ №1

Тақырыбы: Қорытпалар күйі диаграммасы. Темір көміртекті қорытпалардың фазалары мен компоненттері. Темір-цементит жүйесі күй диаграммасы.

Орындаған: Орынгалиева М. М

Тобы: ХН-221

Тексерген: Тілеуғали Е. Т.

Семей 2015

Жоспар:

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

Қорытпаның қасиеттері оның құрылымына тәуелді. Температура өзгергенде қорытпаның құрылымы өзгереді, яғни қасиеттері де өзгереді. Қорытпаның кұрылымы, құрамы және температурасы арасындағы тәуелділікті «күй диаграммасы» деп аталатын кестемен көрсетуге болады.

Кез келген қорытпаны зерттеу оның күй диаграммасын тұрғызып, талдаудан басталады.

Күй диаграммалары қорытпалардың суыну қисықтарының дағдарыс нүктелері бойынша, тәжірибе арқылы салынады.

Қорытпаның күй диаграммасы бойынша оның кристалдану температурасын, қатты күйде түрленуін және әр температурадағы құрылымын анықтауға болады. Ал оларды анықтаудың нәтижесінде қорытпаның механикалық, физикалық және химиялық қасиеттеріне баға беріп, термиялық өңдеудің, пісірудің, қысым арқылы өңдеудің режимдерін тағайындауға болады.

Көміртекті темір қорытпалары екі компонеттен тұратын қорытпалар деп қарастыруға болады: олар темір мен көміртегі. Диаграмманың көлденең (абцисс) өсіне қорытпа құрамындағы көміртегі мөлшері 6, 67%-ға тең болғанда бітеді. Тік (ордината) өсі бойынша температура көрсетілім салынады.

Көміртекті темір қорытпаларының диаграммасы бірі-бірінен белгілі шамаға ығысқан екі диаграммадан тұрады. Ғе-Ғе ₃ С диаграммасы үздіксіз жуан сызықпен, ал Ғе-С диаграммасы пунктир сызықпен кескінделген.

Көміртекті темір қорытпалары тез суығанда, қоспада көміртегі химиялық қосылыс - цементит (Ғе ₃ С) түрінде, ал баяу суығанда, графит (С) түрінде бөлінеді. Түзілген цементит тұрақсыз қосылыс, ал графит тұрақты қосылыс болып табылады. Көміртекті темір қорытналары баяу суығанда цементиттен графит мына реакция бойынша түзіледі:

Диаграмманың АВСД сызығы (ликвидус) - қорытпалардың бастапқы кристалдану процесі басталады. Бұл сызықтан жоғары барлық қорытпалар бір фазалы сұйық күйінде болады. Суытқанда сұйық қорытпадан АВ бойынша феррит, ВС - аустенит, СД - алғашқы цементит бөлініп шығады.

2. Теміркөмірсутекті қорытпа - болат пен шойын Ресей металофондарының 90%-ін экономикасында құрайды, негізгі құрылымды металл болып табылады. Бөлме температурасында баяу салқындату арқылы алынған өнеркәсіптік балқыманың фазалық құрамы мен құрылысы, темір - цементит күй теміркөміртекті балқымасы сұранысқа ие болуына әкеледі (Д. Чернов 1868) .

Көміртек - бейметалл элемент, атомдық номері 6, тығыздығы 2, 5 г/см ³ , балқу температурасы 3500 ⁰ С. Көміртекті темірде сұйық және қатты күйде ерітеміз, сондай-ақ химиялық қосылыс - цементит түрінде болады, ал жоғары көмірсутекті балқымада - графит түрінде болады.

Көміртек цементит түрінде темірге сүйеніп сұйық фаза мен қатты ерітіндіде тепе-теңдікте немесе сыртқы жағдайға сай графит түрінде бола алады. Бұл жағдай «темір - көміртек» күй диаграммасының екі нұсқасын анықтайды. Үлкен тәжірибелік маңызды метастабильді диаграмма алады. Бұл диаграмманың көмегімен тек өзгеруді ғана емес, сонымен қатар болат пен ақ шойында өтетін термоқайта өңдеуде теміркөміртекті бақылмада таңдауда түсіндіріледі. Бұл балқыма негізгі компонеттермен қатар тұрақты технологиялық қоспаларды анықтайды.

Темір-көміртек жүйесінде түзілетін фазалардың атомды-кристалды құрылымы. Темір-көміртек және темір-цементит жүйелерінің фазалық диаграммалары.

Көміртек II периодтың 4 топ металл емес элементі, атом номері 6, тығыздығы 2, 5 г/см ³ , атом массасы 12, 011, балқу температурасы 3500 ºС, атом радиусы 0, 77 А. Көміртек полиморфты. Кәдімгі жағдайда ол графит модификациясы түрінде болады, бірақ алмаздың метастабильді модификациясы түрінде болуы мүмкін.

Көміртек темірде қатты және сұйық күйде ериді, сондай -ақ химиялық қосылыс түрінде-цементит түрінде, ал жоғарыкөміртекті қорытпаларда графит түрінде болуы мүмкін.

Цементит. Темірдің көміртекпен химиялық қосылысы-темір карбиді Fe ₃ C. Цементитте 6, 67% көміртек бар. Цементит атомдардың тығыз қаптамасы бар күрделі ромбты торға ие. Цементиттің балқу температурасы дәл анықталмаған, өйткені ол ыдырауы мүмкін және шамамен 1550 ºС деп алынады. 210 ºС(А ₀ нүктесі) температураға дейін цементит ферромагнитті. Цементиттің ереше сипатына жоғары қаттылық (НВ-800-850) және өте аз пластикалық жатады. Цементит метастабильді фаза болып табылады. Көміртектің жоғары мөлшерлі қорытпаларда тепе-тең жағдайда графит түзіледі.

Көміртек цементит түрінде темірге сүйеніп сұйық фаза мен қатты ерітіндіде тепе-теңдікте немесе сыртқы жағдайға сай графит түрінде бола алады. Бұл жағдай «темір - көміртек» күй диаграммасының екі нұсқасын анықтайды. Үлкен тәжірибелік маңызды метастабильді диаграмма алады. Бұл диаграмманың көмегімен тек өзгеруді ғана емес, сонымен қатар болат пен ақ шойында өтетін термоқайта өңдеуде теміркөміртекті бақылмада таңдауда түсіндіріледі. Бұл балқыма негізгі компонеттермен қатар тұрақты технологиялық қоспаларды анықтайды.

Ғе-Ғе ₃ С жүйесінде келесі фазаларды бөледі: сұйық ерітінді, қатты ерітінді - феррит аустенит, және цементит (оның ішінде біріншілік, екіншілік үшіншілік)

Ғе-Ғе ₃ С жүйесінде жоғарыда аталған құрылымды фазадан басқа ледебурит пен перлит те кіреді.

«Темір - цементит» күй диаграммасын фазалық анализдеу.

«Темір - цементит» облысын қарастырамыз, олар жүйенің тепе-теңдік күйіне және фазаның өзгеруіне жауап береді.

Ғе-Ғе ₃ С диаграммасының бір фазалы облыстары:

· L сұйық фаза - балқымалары ликивидус АВСД-дан жоғары

· феррит Ф, жоғарытемпературалы облыс - АНN сызығынан солырақ; төментемпературалы облыс - GPQ сызығынан солырақ.

· аустенит А - NIESG сызығымен облыс шектелген

· цементит Ц- DFKL тік сызық

Екіфазалы облыста тепе-теңдікте тұрады:

· сұйық ерітінді және феррит кристалдары

· феррит және аустенит кристалдары

· сұйық ерітінді және аустенит кристалы

· сұйық ерітінді және аустенит

· аустенит пен цементит кристаллдары

· феррит пен цементит кристаллдары

Қорытпаның үш фазалы тепе-тең күйіне күй диаграммасындағы көлденең сызықтар жауап береді:

· t=1499 ⁰ С, сыйымдылықты көміртек балқымасында 0, 1-ден 0, 51-ге дейін, феррит кристалы мен сұйық ерітінді әрекеттесу нәтижесінде перитектикалық өзгеріс жүреді: L + Ф →А - аустенит;

· t=1147 ⁰