PERLIT- uglerodli va qotishma po'latlar va quyma temirlarning konstruktiv komponenti, evtekoid o'zgarishi paytida paydo bo'ladi ( sm METAL SCIENCE FISICAL) temir-uglerod fazasi diagrammasi bo'yicha. Perlit ikki fazadan iborat - ferrit va sementit, ferrit juda oz miqdordagi uglerodli temir (0,03% gacha), sementit esa og'irligi bo'yicha 6,67% S ni o'z ichiga olgan Fe 3 C kimyoviy birikmasidir. Perlitdagi o'rtacha uglerod miqdori 0,8% C ni tashkil qiladi va 0,8% uglerodni o'z ichiga olgan butunlay pearlitik tuzilishga ega po'lat evtekoid deb ataladi. Uglerod miqdori 0,8% dan kam bo'lsa, po'lat perlit va ferritdan iborat bo'lsa, uglerod miqdori 0,8% dan ortiq bo'lsa, u perlitdan iborat va temir-uglerod fazasi diagrammasiga muvofiq.
Metalografik tadqiqotlarda maxsus tanlangan reagentlar yordamida silliqlash, sayqallash va kimyoviy qirqishga duchor bo'lgan metall sirtining bir qismi (metallografik kesma) o'rganiladi. Sementitning kimyoviy faolligi ferritnikiga qaraganda kattaroqdir, shuning uchun mikroskop ostida sementitning qattiq o'yilgan joylari qora rangda, ferrit joylari esa ochiq rangda bo'lib qoladi.
Perlit odatda qatlamli tuzilishga ega, har bir perlit donasi mikron kengligidagi ferrit va sementitdan iborat parallel plitalardan iborat. Plitalarning uzunligi metall donalarining o'lchamiga mos keladi va plitalar bir don chegarasidan ikkinchisiga o'tadi. Agar bunday hajmli qatlamli struktura yupqa kesma tekisligi bilan kesishsa va qirqishga duchor bo'lsa, uning yuzasida ferritning engil chiziqlari va ingichka sementit chiziqlarining tarmoqli tuzilishi paydo bo'ladi. Turli xil issiqlik bilan ishlov berish bilan, chiziqlar kengligi (plitalar orasidagi masofa) har xil bo'lishi mumkin, sementit chiziqlar kengligi ferrit chiziqlaridan 7 baravar kichikdir; Uzoq muddatli ta'sir qilish bilan yuqori haroratlar ferrit va sementit donalari qatlamli shakldan yumaloq shaklga o'zgarishi mumkin va metallografik kesmada yirik ferrit donalari fonida kichik, quyuq, yumaloq sementit donalari kuzatiladi.
Pearlit qotishmalarni issiqlik bilan ishlov berish jarayonida yuqori haroratli faza - ostenitning evtekoid transformatsiyasining mahsulotidir. Ostenit 723° S haroratda sovutilganda ferrit va sementitga parchalanadi. Perlit o'zgarishi har doim ostenit donalarining chegaralaridan boshlanadi. Yangi fazaning zarralari paydo bo'lishi uchun past va yuqori uglerod kontsentratsiyasi zonalari yaratilishi kerak. Dastlabki ostenit tarkibida 0,8% uglerod mavjud bo'lib, transformatsiya natijasida deyarli uglerodni o'z ichiga olmaydi ferrit va 6,67% uglerodli sementit hosil bo'ladi. Ushbu jarayonlarni tushuntirish uchun fluktuatsiya mexanizmi taklif qilindi, unga ko'ra yuqori haroratda yuqori diffuziya harakatchanligiga ega bo'lgan uglerod atomlari uglerod konsentratsiyasi ortgan zonalarni yaratishi mumkin. Bu jarayon energetik jihatdan qulay bo'lib, sementit yadrosi kritik hajmgacha o'sadi.
PERLIT- uglerodli va qotishma po'latlar va quyma temirlarning konstruktiv komponenti, evtekoid o'zgarishi paytida paydo bo'ladi ( sm METAL SCIENCE FISICAL) temir-uglerod fazasi diagrammasi bo'yicha. Perlit ikki fazadan iborat - ferrit va sementit, ferrit juda oz miqdordagi uglerodli temir (0,03% gacha), sementit esa og'irligi bo'yicha 6,67% S ni o'z ichiga olgan Fe 3 C kimyoviy birikmasidir. Perlitdagi o'rtacha uglerod miqdori 0,8% C ni tashkil qiladi va 0,8% uglerodni o'z ichiga olgan butunlay pearlitik tuzilishga ega po'lat evtekoid deb ataladi. Uglerod miqdori 0,8% dan kam bo'lsa, po'lat perlit va ferritdan iborat bo'lsa, uglerod miqdori 0,8% dan ortiq bo'lsa, u perlitdan iborat va temir-uglerod fazasi diagrammasiga muvofiq.
Metalografik tadqiqotlarda maxsus tanlangan reagentlar yordamida silliqlash, sayqallash va kimyoviy qirqishga duchor bo'lgan metall sirtining bir qismi (metallografik kesma) o'rganiladi. Sementitning kimyoviy faolligi ferritnikiga qaraganda kattaroqdir, shuning uchun mikroskop ostida sementitning qattiq o'yilgan joylari qora rangda, ferrit joylari esa ochiq rangda bo'lib qoladi.
Perlit odatda qatlamli tuzilishga ega, har bir perlit donasi mikron kengligidagi ferrit va sementitdan iborat parallel plitalardan iborat. Plitalarning uzunligi metall donalarining o'lchamiga mos keladi va plitalar bir don chegarasidan ikkinchisiga o'tadi. Agar bunday hajmli qatlamli struktura yupqa kesma tekisligi bilan kesishsa va qirqishga duchor bo'lsa, uning yuzasida ferritning engil chiziqlari va ingichka sementit chiziqlarining tarmoqli tuzilishi paydo bo'ladi. Turli xil issiqlik bilan ishlov berish bilan, chiziqlar kengligi (plitalar orasidagi masofa) har xil bo'lishi mumkin, sementit chiziqlar kengligi ferrit chiziqlaridan 7 baravar kichikdir; Yuqori haroratlarda uzoq vaqt ta'sir qilish bilan ferrit va sementit donalari qatlam shaklidan yumaloq shaklga o'tishi mumkin va yirik ferrit donalari fonida metallografik kesmada kichik, quyuq, yumaloq sementit donalari kuzatiladi.
Pearlit qotishmalarni issiqlik bilan ishlov berish jarayonida yuqori haroratli faza - ostenitning evtekoid transformatsiyasining mahsulotidir. Ostenit 723° S haroratda sovutilganda ferrit va sementitga parchalanadi. Perlit o'zgarishi har doim ostenit donalarining chegaralaridan boshlanadi. Yangi fazaning zarralari paydo bo'lishi uchun past va yuqori uglerod kontsentratsiyasi zonalari yaratilishi kerak. Dastlabki ostenit tarkibida 0,8% uglerod mavjud bo'lib, transformatsiya natijasida deyarli uglerodni o'z ichiga olmaydi ferrit va 6,67% uglerodli sementit hosil bo'ladi. Ushbu jarayonlarni tushuntirish uchun fluktuatsiya mexanizmi taklif qilindi, unga ko'ra yuqori haroratda yuqori diffuziya harakatchanligiga ega bo'lgan uglerod atomlari uglerod konsentratsiyasi ortgan zonalarni yaratishi mumkin. Bu jarayon energetik jihatdan qulay bo'lib, sementit yadrosi kritik hajmgacha o'sadi.
Temir-uglerod qotishmalarining tuzilishi va xususiyatlari bog'liq bo'lgan asosiy komponentlar temir va ugleroddir. Sof temir kumush-oq metall bo'lib, erish nuqtasi 1539 ° C. Temir ikkita polimorfga ega: ) . Modifikatsiya 911 °C dan past va 1392 °C dan yuqori haroratlarda mavjud; gamma temir - 911-1392 ° S haroratda. Temir-uglerod qotishmalarida (po'lat va cho'yanlar) harorat va uglerod konsentratsiyasiga qarab quyidagi qattiq fazalar hosil bo'ladi: ferrit, ostenit, sementit, grafit.
1. Ferrit(F) – alfa temirdagi uglerod interkalatsiyasining qattiq eritmasi.
Alfa temir 911 °C gacha barqaror bo'lgan bcc tuzilishiga ega. Alfa temirdagi uglerodning eng yuqori eruvchanligi 727 ° C da 0,02% ni tashkil qiladi. Haroratning pasayishi bilan uglerodning eruvchanligi ham kamayadi va xona haroratida u og'irlik bo'yicha 0,005% ni tashkil qiladi. Shu sababli ferrit texnik jihatdan sof temir deb ataladi, uning qattiqligi past (HB = 80-100) va mustahkamligi (uzilish kuchi = 250 MPa), lekin yuqori egiluvchanlik (nisbiy cho'zilish 50% gacha, nisbiy qisqarish 80% gacha); .
1392 °C dan 1539 °C gacha bo'lgan haroratlarda temir ham bcc tuzilishiga ega - bu delta temir. Delta temirdagi uglerod interkalatsiyasining qattiq eritmasi deyiladi yuqori haroratli ferrit.
2. Ostenit(A) – gamma temirdagi oraliq uglerodning qattiq eritmasi.
Ostenit fcc tuzilishiga ega. Temir-uglerod qotishmalarida ostenit faqat yuqori haroratda bo'lishi mumkin. Gamma temirda uglerod alfa temirga qaraganda ancha yaxshi eriydi; gamma temirdagi uglerodning maksimal eruvchanligi 2,14% ni tashkil qiladi va 1147 ° S haroratda kuzatiladi. Haroratning pasayishi bilan uglerodning eruvchanligi 727 ° C da 0,8% gacha kamayadi. Ostenitning qattiqligi HB = 160-200 va juda egiluvchan (nisbiy cho'zilish 40-50%), po'latlarda 727 ° C dan haroratda kuzatiladi.
3. Sementit(C) temir va uglerodning kimyoviy birikmasi (temir karbid Fe 3 C). Sementit tarkibida 6,67% uglerod mavjud. Sementitning erish nuqtasi taxminan 1600 ° C dir. Bu juda qattiq (HB taxminan 800 birlik), mo'rt va deyarli egiluvchanlikka ega emas. Birlamchi, ikkilamchi va uchinchi darajali sementitlar mavjud. Ularning farqlari kelib chiqishida:
- birlamchi sementit temir-uglerod qotishmalarining kristallanishi paytida suyuq eritmadan hosil bo'ladi (CD liniyasi),
- ikkilamchi sementit ostenitdan tushadi (haroratning pasayishi bilan ostenitdagi uglerodning eruvchanligining pasayishi tufayli - SE chizig'i)
- uchinchi darajali sementit haroratning pasayishi bilan ferritdan tushadi (haroratning pasayishi bilan ferritdagi uglerodning eruvchanligining pasayishi tufayli - PQ chizig'i)
Sementit beqaror metastabil fazadir. Sementit qizdirilganda va uzoq vaqt ushlab turilganda ferrit (alfa temir) va grafit (Fe 3 C -> 3Fe + C) ga parchalanadi.
4. Grafit– olti burchakli qatlamli tuzilishga ega sof uglerod. Grafit juda yumshoq (HB = 3) va past kuchga ega. Qo'shimchalar sifatida quyma temir va grafitlangan po'latdan iborat turli shakllar(qatlamli, flokulyant, sharsimon). Grafit qo'shimchalari shaklining o'zgarishi bilan mexanik va texnologik xususiyatlar qotishma
Yuqorida aytib o'tilgan to'rtta fazaga qo'shimcha ravishda, temir-uglerod qotishmalarining tuzilishi yana ikkita mustaqil strukturaviy komponentni o'z ichiga oladi: pearlit va ledeburit.
5. Perlit(P) - 0,8% uglerodni o'z ichiga olgan ferrit va sementitning mexanik aralashmasi.
Pearlit ostenitdan 727 ° C dan past haroratgacha sovutilganda hosil bo'ladi. Shunday qilib, perlit evtekoid. Perlit qatlamli va donador (globulyar) bo'lishi mumkin, bu sementitning shakliga bog'liq va perlitning mexanik xususiyatlarini aniqlaydi. Xona haroratida granüler perlitning kuchlanish kuchi 800 MPa, nisbiy uzayishi 15% va qattiqligi HB = 160.
6. Ledeburit(L) - ostenit va sementitning mexanik aralashmasi (L = A + C), tarkibida 4,3% uglerod mavjud.
Ledeburit 1147 ° S haroratda suyuq eritmadan hosil bo'ladi. Shunday qilib, ledeburit tabiatan evtektik. Suyuq eritma 1147 °C da qotib qolganda ledeburit hosil bo'ladi. Ledeburitning qattiqligi HB = 600-700 HB va katta mo'rtlikka ega. Ledeburit quyma temir tarkibida kuzatiladi, po'latda u faqat ko'p miqdordagi qotishma elementlar va uglerod miqdori 0,7% dan ortiq bo'lgan holda hosil bo'ladi.
Ledeburit 727 ° S haroratgacha sovutilganda, uning tarkibiga kiritilgan ostenit beqaror bo'lib, parchalanib, perlitga aylanadi. Shunday qilib, 727 ° C dan past va 20 ° C gacha bo'lgan haroratlarda ledeburit perlit va sementitning mexanik aralashmasidir.
| Ferrit | Ostenit | Sementit | Grafit | Perlit | Ledeburit | |
| Mohiyat | alfa temirdagi uglerodli oraliq qattiq eritma | gamma temirdagi uglerodli oraliq qattiq eritma | temir va uglerodning kimyoviy birikmasi | toza uglerod | ferrit va sementitning mexanik aralashmasi | ostenit va sementitning mexanik aralashmasi |
| Belgilanish | F yoki -Fe(C) | A yoki -Fe(C) | C yoki Fe 3 C | G | P = F + C = Fe? (C) + Fe 3 C |
L = A + C = Fe? (C) + Fe 3 C |
| Qattiqlik HB | 80-100 | 160-200 | 800 | 3 | 160 | 600-700 |
| Uglerod tarkibi | 0,02% gacha | 2,14% gacha | 6,67% | 100% | 0,8% | 4,3% |
Temir-uglerod qotishmalarining fazalari va tarkibiy qismlari
Ro'yxatda keltirilgan tarkibiy qismlarga qo'shimcha ravishda, temir-uglerod qotishmalarida kiruvchi metall bo'lmagan qo'shimchalar bo'lishi mumkin: oksidlar, nitridlar, sulfidlar, fosfidlar - kislorod, azot, oltingugurt va fosfor bilan birikmalar.
Uglerodli po'latlarning mikro tuzilishi va xossalarini o'rganish
Maqsad: temir-sementit sistemasining qotishmalaridagi o'zgarishlarni va turli tarkibli po'latlarning muvozanat holatidagi tuzilishini o'rganish. O'rganilayotgan po'latlardagi uglerod miqdorini va ularning navlarini aniqlang.
Po'latlarning mikro tuzilishi muvozanat holatida, ya'ni fazaviy o'zgarishlar jarayonlari to'liq sodir bo'lgan holatda o'rganiladi, bunga faqat juda sekin sovutish bilan erishiladi. Temir-uglerod qotishmalarining muvozanat holatidagi strukturaviy komponentlari temir-sementit faza diagrammasidan aniqlanadi. Diagrammaning o'ziga xos xususiyati - uglerod va sementitning tarkibini ko'rsatadigan kompozitsion o'qda ikkita shkalaning mavjudligi (1-rasm).
Tarkibida 2,14% dan kam uglerod bo‘lgan temir-uglerodli qotishmalar po‘latlar, 2,14% dan ortiq bo‘lsa cho‘yan deyiladi.
Muvozanat holatidagi po'latning tuzilishi undagi uglerod tarkibiga bog'liq. To'liq tavlanishdan so'ng, uglerod po'lati quyidagi fazalar va tarkibiy qismlarni o'z ichiga oladi: ferrit, sementit, pearlit.
Ferrit (F)- uglerodning a-temirdagi qattiq eritmasi. Bu ostenitning chiziqli haroratdan pastroq sovutilganda diffuziya o'zgarishining mahsulotidir GPSK(1-rasmga qarang).
Mikroskop ostida ferrit yorqinligi teng bo'lmagan engil donalar shaklida kuzatiladi (2-rasm). Ikkinchisi ferrit xususiyatlarining anizotropiyasi tufayli teng bo'lmagan qirqish bilan izohlanadi. Ferritdagi uglerodning eruvchanligi harorat bilan o'zgaradi, bu fazalar diagrammasida (1-rasm) - chiziqda aks etadi. G.P.Q.. Xona haroratida ferritdagi maksimal uglerod miqdori 0,006% ga etadi.
Ferrit plastik fazadir. Uning nisbiy cho'zilishi d=50% va qattiqligi uglerod va boshqa erigan aralashmalarning konsentratsiyasiga bog'liq va HB 450÷800 oralig'ida o'zgaradi.
Ferrit ferromagnit xususiyatlarga ega va 768 ° S haroratda paramagnit bo'ladi.
Sementit (C)- uglerodning temir bilan kimyoviy birikmasi - temir karbid Fe 3 C. Sementitning kristall panjarasi murakkab ortorombikdir. Sementit metall yorqinligi, issiqlik va elektr o'tkazuvchanligi va 210 ° S haroratgacha past magnit xususiyatlariga ega. Atmosfera bosimida sementitning erish nuqtasi aniqlanmagan, chunki u beqaror kimyoviy birikma bo'lib, yuqori haroratlarda temir va uglerodga parchalanadi. Ostenitning sovutish sharoitiga qarab, sementit granulalar yoki qatlamli shaklga ega bo'lishi mumkin, gipereutektoid po'latning strukturasidagi pearlit donalarini qoplaydigan sementit tarmog'i uning egiluvchanligi va mustahkamligini pasaytiradi va uning qattiqligini oshiradi. Sementit eng qattiq komponent hisoblanadi, HB 8000. Uning egiluvchanligi amalda nolga teng. Shuning uchun po'latdagi sementit miqdori ortishi va undagi uglerod konsentratsiyasining ortishi bilan po'latning qattiqligi ortadi va egiluvchanligi pasayadi.
Guruch. 1 – Temir-uglerod tizimining qotishmalarining holati diagrammasi
Perlit (P)- sementit va ferrit kristallarining evtekoid aralashmasi, ikkinchisining sekin sovishi natijasida ostenitning diffuziya parchalanishi paytida hosil bo'ladi. Perlitdagi uglerod miqdori 0,8% ni tashkil qiladi (nuqta S, guruch. 1). Yupqa qismni yasashda, ferritdan qattiqroq bo'lgan sementit plitalari kamroq maydalanadi va shuning uchun perlit massasining qolgan qismidan tashqariga chiqadi. Ferrit, yumshoq komponent sifatida, ko'proq maydalanadi, bu esa qirqish paytida ortadi. Shuning uchun, qiya yorug'lik ostida perlit mikroskop ostida qorong'u va engil chiziqlar shaklida ko'rinadi.
Sementit shakliga qarab ular quyidagilarga bo'linadi:
a) donador perlit, unda sementit ferritda joylashgan dona shakliga ega (3.a-rasm);
b) qatlamli perlit, unda sementit va ferrit plastinka shaklida bo'ladi; ikkinchisi sementit (3-rasm, b) va ferritning o'zgaruvchan qatlamlari aralashmasini hosil qiladi.
Pearlitdagi sementit zarralarining shakli va hajmi po'latning xususiyatlariga sezilarli ta'sir qiladi. Masalan, granüler perlit ko'proq plastik va lamelli perlitga qaraganda past qattiqlikka ega. Tsementit zarralarining kattaligi kamayishi bilan pearlitning qattiqligi va mustahkamligi ortadi.
2-rasm - Ferrit (tijorat temir) strukturasini eskiz qilish sxemasi
3-rasm - Perlitning strukturasini eskiz qilish sxemasi a - donador perlit; b - qatlamli perlit (evtekoid po'lat)
Oddiy qatlamli perlitning cho’zilish mustahkamligi s b =820 MPa va nisbiy cho’zilish darajasi d 5 =15%, qo’pol qatlamli perlit s b =550 MPa va d 5 =5%. Donador perlit s b =630 MPa va d 5 =20% ga ega.
Qattiqlik qatlamli perlitniki HB 2000÷2500, donador perlitniki HB 1600÷2200.
Oddiy optik mikroskopdagi mikroseksiyada past kattalashtirishda (200x gacha) perlit quyuq donalar ko'rinishida kuzatiladi, ularda plastinkalar ham, sementit donalari ham ko'rinmaydi, chunki sementit zarrachalarining o'lchamlari juda kichik.
Muvozanat holatidagi po'latning tuzilishi undagi uglerod tarkibiga bog'liq.
Texnik temir tarkibida 0,02% dan ko'p bo'lmagan uglerod mavjud va ikki fazali yoki bir fazali qotishma bo'lishi mumkin.
Texnik jihatdan sof temir Armco temir deb ataladi. U sanoatda ko'p miqdorda ishlab chiqariladi, umumiy nopoklik miqdori taxminan 0,15% ni tashkil qiladi.
Uglerod miqdori 0,006% gacha bo'lgan qotishmalar ferritdan va 0,006-0,02% konsentratsiya oralig'ida - ferrit va uchinchi darajali sementitdan iborat bo'lib, ular ferritda uglerodning eruvchanligining o'zgarishi tufayli ferrit donalarining chegaralari bo'ylab chiqariladi. haroratning pasayishi bilan (1-rasmga qarang).
Gipoevtekoid po'latlar tarkibida 0,02 dan 0,8% gacha uglerod mavjud. Po'latlar ferrit (engil donalar) va perlit (qora donalar) dan iborat (3-rasm, a). Uglerod miqdori ortishiga mutanosib ravishda pearlit miqdori ortadi va ferrit kamayadi. O'rganilayotgan strukturada perlit va ferrit tomonidan egallangan maydonlarning ularning hajmlari nisbatiga ma'lum darajada aniqlik bilan mos keladigan nisbati asosida po'latdagi uglerod miqdorini aniqlash mumkin. Gipoevtekoid po'latdagi uglerod miqdorini hisoblash uchun butun ko'rish maydoniga nisbatan mikroseksiyada perlit egallagan maydonni aniqlash va pearlitdagi uglerod miqdoriga ko'paytirish kerak (0,8% - 1-rasmga qarang).
Misol: perlit egallagan maydon f C = 0,6 (1 ga nisbatan). Keyin ushbu namunadagi uglerod miqdori: 0,8 × 0,6 = 0,48% bo'ladi.
Uglerodning foizini bilib, siz po'latning navini aniqlashingiz mumkin.
Evtekoid po'lat 0,8% uglerodni o'z ichiga oladi, uning tuzilishi faqat perlitni o'z ichiga oladi (4-rasmga qarang).
4-rasm - a-gipoevtekoid po'latning strukturasini eskiz qilish sxemalari; b - giperevtekoid
Giperevtekoid po'latlar tarkibida 0,8% dan ortiq uglerod mavjud. Ular perlit va ikkilamchi sementitdan iborat bo'lib, ular odatda perlit donalarining chegaralari bo'ylab engil to'r yoki engil cho'zilgan donalar (zanjirlar) shaklida joylashgan (4-rasm, b).
Gipereutektoid po'lat strukturasidagi ikkilamchi sementitning tarkibi uglerod kontsentratsiyasining oshishi bilan ortadi. Agar mikroseksiyadagi ikkilamchi sementitning nisbiy tarkibi ma'lum bo'lsa, berilgan namunadagi uglerod miqdorini aniqlash mumkin. Buning uchun perlit tarkibidagi uglerodga ikkilamchi sementit tarkibidagi uglerodni qo'shish kerak. Masalan, ikkinchi darajali sementit egallagan maydon f CII = 0,04 (1 ga nisbatan), so'ngra mikroseksiya maydoniga nisbatan perlit bilan ishg'ol qilingan maydon f P = 0,96 uglerod tarkibi quyidagicha aniqlanadi.
0,04×6,67 + 0,96×0,8% =1,1%
Cheliklarning kimyoviy tarkibi va markalanishi jadvalda keltirilgan. 1.2, 1.3, 1.4.
Uglerodning po'lat xususiyatlariga ta'siri asosan sementitning xususiyatlari bilan belgilanadi va asosiy tarkibiy qismlar - ferrit va sementit tarkibidagi o'zgarishlar bilan bog'liq. Uglerodning 1,2% gacha oshishi bilan (5-rasm), the
