Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Фазовые равновесия и структурообразование : диаграмма фазового равновесия Fe-C

сборник задач
Покупка
Артикул: 751097.01.99
Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину
Цель предлагаемых задач - изучить фазовые и структурные превращения в сталях и чугунах с использованием диаграммы фазового равновесия, рас- познавать сплавы по их микроструктуре, рассчитывать массовые доли фаз и структурных составляющих, а также определять состав сплавов по заданному количеству фазовых или структурных составляющих. В сборник впервые включены задачи на распознавание структурных и фазовых составляющих в сталях и чугунах. Предназначен для бакалавров, обучающихся по направлениям 03.03.02 «Физика», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 22.03.02 «Металлургия», 22.03.03 «Наноматериалы».
Малютина, Е. С. Фазовые равновесия и структурообразование : диаграмма фазового равновесия Fe-C : сборник задач / Е. С. Малютина. - Москва : Изд. Дом МИСиС, 2016. - 53 с. - ISBN 978-5-87623-994-5. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1223178 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
№ ₂₇₉₅         МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
     «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

   Кафедра физического материаловедения

   Е.С. Малютина





                Фазовые равновесия и структурообразование




  Диаграмма фазового равновесия Fe-C

  Сборник задач



   Рекомендовано редакционно-издательским советом университета






МИСиС


Москва 2016

УДК 669.01 М18

Рецензент канд. техн. наук, доц. В.Ю. Туртлина




     Малютина Е.С.
М18 Фазовые равновесия и структурообразование : диаграмма фазового равновесия Fe-C : сб. задач / Е.С. Малютина. - М. : Изд. Дом МИСиС, 2016. - 53 с.
        ISBN 978-5-87623-994-5




          Цель предлагаемых задач - изучить фазовые и структурные превращения в сталях и чугунах с использованием диаграммы фазового равновесия, распознавать сплавы по их микроструктуре, рассчитывать массовые доли фаз и структурных составляющих, а также определять состав сплавов по заданному количеству фазовых или структурных составляющих.
          В сборник впервые включены задачи на распознавание структурных и фазовых составляющих в сталях и чугунах.
          Предназначен для бакалавров, обучающихся по направлениям 03.03.02 «Физика», 22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов», 22.03.02 «Металлургия», 22.03.03 «Наноматериалы».
УДК 669.01

ISBN 978-587623-994-5

© Е.С. Малютина, 2016
© НИТУ «МИСиС», 2016

            СОДЕРЖАНИЕ



1. Диаграмма фазового равновесия Fe-C.........................4
2. Условия задач..............................................6
  Задача 1 .................................................. 6
  Задача 2 .................................................. 6
  Задача 3 .................................................. 8
  Задача 4................................................... 9
  Задача 5 ................................................. 10
  Задача 6 ................................................. 51

3

            1. ДИАГРАММА ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ
            Fe-C



Рис. 1. Диаграммы фазового равновесия железо-графит, железо-цементит

   На рис. 1 приведены метастабильная диаграмма железо-цементит (Fe₃C) и стабильная диаграмма железо-графит (Г).
   Метастабильная диаграмма изображена сплошными линиями. Среди фаз диаграммы присутствует цементит (Fe₃C), содержание углерода в котором 6,67 %, буквенные обозначения точек диаграммы (S, E, P и др.) без штрихов. Стабильная диаграмма железо-графит заканчивается при концентрации 100%С. Она изображена пунктирными линиями, фазы для нее взяты в скобки, вместо цементита стоит графит (Г), буквенные обозначения точек со штрихами (S‘, E‘, K' и др.). Если фазовое равновесие в обеих диаграммах осуществляется без участия цементита и графита, линии диаграммы не дублируются и обозначаются сплошными линиями.


4

   Температура плавления чистого железа (точка А) составляет 1539 °С, температуры полиморфных превращений в точках N и G -1401 и 910 °С соответственно. Линия точек Кюри a-фазы - линия МО (770...768 °С), концентрация углерода в точке О - 0,5 %. Температура точки Кюри цементита - 210 °С.
   Ниже приведены концентрации углерода для обозначенных на диаграмме точек, С, % масс.:
   В - 0,51;
   С - 4,3;
   С' - 4,25;
   H - 0,1;
   J - 0,16;
   Е - 2,06;
   Е ‘ - 2,03;
   S - 0,8;
   S‘ - 0,69;
   Р - 0,025;
   Q - 0,006.
   В некоторых источниках имеются другие значения приведенных в данном случае концентраций и температур. Например, %С в точке Е может быть описан как 2,14%С, а эвтектоидной температуре в мета-стабильной диаграмме может быть присвоено значение 727 °С.

5

2. УСЛОВИЯ ЗАДАЧ



            Задача 1


   В сплавах метастабильной системы заданного химического состава (табл. 1) указать температуры аллотропиче ских превращений и фазовых переходов второго рода. Определить температуру, при которой сплав перестанет быть ферромагнитным при нагреве.

Таблица 1

Содержание углерода в сплавах

№ варианта  %С   № варианта  %С  
    1       0,9      18     1,65 
    2        6       19     4,25 
    3      0,001     20      1,7 
    4       5,4      21     0,003
    5       0,8      22     2,06 
    6       0,7      23     0,51 
    7       1,2      24      3,6 
    8       1,3      25     0,69 
    9       4,3      26      0,1 
    10      3,8      27     2,03 
    11      3,9      28      5,4 
    12     0,005     29      3,4 
    13      6,4      30      1,5 
    14      0,6      31      4,6 
    15     0,56      32      2,8 
    16      5,9      33     0,006
    17      4,4                  

            Задача 2


   Для сплава заданного химического состава построить кривую термического анализа при охлаждении, определить массовые доли фазовых и структурных составляющих при комнатной температуре, нарисовать микроструктуру сплава, определить температуры формирования структурных составляющих.

№ варианта:

  1. Серый чугун на перлитной основе с 2,5%С.
  2. Белый чугун с 3%С.
  3. Серый чугун на ферритной основе с 4%С.
  4. Белый чугун с 3,6%С.
  5. Серый чугун на ферритной основе с 3,6%С.
  6. Сталь 20.
  7. Сталь У6.
  8. Сталь 45.
  9. Сталь У8.
  10. Сталь У7.
  11. Белый чугун с 4,2%С.
  12. Серый чугун на перлитной основе с 3,9%С.
  13. Ковкий чугун с 3,5%С на ферритной основе.
  14. Высокопрочный чугун с 4%С на перлитной основе.
  15. Сталь У10.
  16. Сталь У12.
  17. Сталь с 1,3%С.
  18. Белый чугун с 2,9%С.
  19. Белый чугун с 5,7%С.
  20. Сплав метастабильной диаграммы с 3%С.
  21. Сплав метастабильной диаграммы с 1,5%С.
  22. Сплав стабильной диаграммы с 5%С.
  23. Сплав метастабильной диаграммы с 1,4%С.
  24. Ковкий чугун с 4%С на ферритной основе.
  25. Ковкий чугун с 4%С на перлитной основе.
  26. Сплав метастабильной диаграммы с 0,01%С.
  27. Белый чугун с 5,9%С.
  28. Сплав метастабильной диаграммы с 0,03%С.
  29. Сталь с 0,3% С.
  30. Серый чугун на перлитной основе с 2,9%С.
  31. Сплав стабильной диаграммы с 3%С.
  32. Ковкий чугун на перлитной основе с 3,8%С.
  33. Сплав стабильной диаграммы с 3,5%С.

7

            Задача 3



   По заданному соотношению структурных или фазовых составляющих определить химический состав сплава, дать ему название и нарисовать структуру сплава при комнатной температуре.
   № варианта:
   1. 80% феррита и 20% цементита при комнатной температуре.
   2. 20% феррита и 80% перлита при комнатной температуре.
   3. 20% цементита и 80% ледебурита при комнатной температуре.
   4. 20% аустенита и 80% ледебурита при 1140 °С.
   5. 10% цементита и 90% ледебурита при 1140 °С.
   6. 90% феррита и 10% цементита при комнатной температуре.
   7. 1% масс. графита, 49% аустенита и 50% ледебурита при 1140 °С.
   8. 10% жидкого расплава и 90% цементита при 1147 °С.
   9. 2% масс. графита и 98% аустенита при 1000 °С.
   10. 6% объемн. графита и 94% перлита при комнатной температуре.
   11.    10% цементита вторичного, 40% перлита и 50% ледебурита при комнатной температуре.
   12. 7% объемн. графита и 93% феррита при комнатной температуре.
   13. 40% цементита и 60% аустенита при 1000 °С.
   14. 20% цементита и 80% аустенита при температуре 1000 °С.
   15.    3% масс. графита и 40% феррита и перлит при комнатной температуре.
   16. 30% жидкого расплава и 70% цементита при 1147 °С.
   17. 4% масс. графита и 96% перлита при комнатной температуре.
   18.    3% масс. графита, 20% цементита и феррит при комнатной температуре.
   19.    2,5% масс. графита и 10% цементита и феррит при комнатной температуре.
   20. 20% феррита и 80% аустенита при 768 °С.
   21. 10% цементита и 90% аустенита при 723 °С.
   22. 10% ледебурита и 90% аустенита при 1140 °С.
   23.    4% масс. графита, 30% перлита и феррит при комнатной температуре.
   24. 40% аустенита и 60% жидкого расплава при 1200 °С.
   25. 10% цементита и 90% перлита при комнатной температуре.
   26. 10% феррита и 90% перлита при комнатной температуре.
   27. 3% масс. графита и феррит при комнатной температуре.

8

   28.   1% масс. графита, 49 % перлита и 50% ледебурита, превращенного при комнатной температуре.
   29.   2% масс. графита, 10 % цементита и перлит при комнатной температуре.
   30.   Равное количество ферромагнитных фаз при максимальной возможной температуре. Температуру укажите.
   31. 70% цементита и 30% ледебурита при комнатной температуре.
   32. 60% аустенита и 40% ледебурита при температуре 1140 °С.
   33.   2% масс. графита, 15% цементита и феррит при комнатной температуре.


            Задача 4


   По заданным значениям содержания общего, свободного и связанного углерода нарисовать микроструктуру сплава при низкой температуре, дать название сплаву, написать эвтектические и эвтектоидные реакции, протекающие в данном сплаве. По указанию преподавателя определить количество фазовых и структурных составляющих сплава при комнатной температуре.
   № варианта:
   1. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 0,1%С.
   2. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 0,1%С.
   3. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 0,4%С.
   4. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 1%С.
   5. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 2,7%С.
   6. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 0,4%С.
   7. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 0,7%С.
   8. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 1,1%С.
   9. %Собщ = 3,9%С; %Ссвяз = 2,7%С.
   10. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 1,7%С.
   11. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 0%С.
   12. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 2,0 %С.
   13. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 1,5%С.
   14. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 0%С.
   15. %Собщ = 2,9%С; %Ссвяз = 0,5%С.
   16. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 2,5%С.
   17. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 1,6%С.
   18. %Собщ = 4,3%С; %Ссвяз = 0,8%С.

9

   19. %Собщ = 4,3%С; %Связ = 2,5%С.
   20. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 2,1%С.
   21. %Собщ = 4,8%С; %Ссвяз = 0,1%С.
   22. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 1,4%С.
   23. %Собщ = 4,8%С; %Ссвяз = 2,1%С.
   24. %Собщ = 4%С; %Ссвяз = 2,4%С.
   25. %Собщ = 4,4%С; %Ссвяз = 0,9%С.
   26. %Собщ = 4,3%С; %Ссвяз = 0,8 %С.
   27. %Собщ = 4,3%С; %Ссвяз = 2,1%С.
   28. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 0,8 %С.
   29. % Собщ = 3%С; %Ссвяз = 2,4%С.
   30. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 1,7%С.
   31. %Собщ = 4,4%С; %Ссвяз = 0,1%С
   32. %Собщ = 3,3%С; %Ссвяз = 0,77%С.
   33. %Собщ = 3%С; %Ссвяз = 0,6%С.


            Задача 5


   По фотографиям микроструктуры определить фазовые и структурные составляющие сплавов. Дать название сплавам. Для сплава на рис. 1 определить объемные доли структурных составляющих и рассчитать химический состав сплава Х%С. Для сплава Х%С построить кривую термического анализа при охлаждении, рассчитать массу фазовых и структурных составляющих сплава при низкой температуре.


10

№ варианта:

Вариант 1

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3



JJw*¹ f•’ > \.Ы-'
?' Кл

О:

Рис. 4

11

Доступ онлайн
2 000 ₽
В корзину