Фазовые равновесия и структурообразование : диаграмма фазового равновесия Fe-C
сборник задач
Покупка
Тематика:
Металлургия. Литейное производство
Издательство:
Издательский Дом НИТУ «МИСиС»
Автор:
Малютина Елена Сергеевна
Год издания: 2016
Кол-во страниц: 53
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-87623-994-5
Артикул: 751097.01.99
Доступ онлайн
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».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 03.03.02: Прикладная математика и информатика
- 22.03.01: Материаловедение и технологии материалов
- 22.03.02: Металлургия
ГРНТИ:
Скопировать запись
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
В корзину