Решение: Кривая охлаждения для сплава с 4% углерода на диаграмме Fe-Fe3C

Отлично, теперь, когда у нас есть диаграмма, давайте отметим на ней путь охлаждения для сплава с 4,0% углерода и опишем, где ставить точки для соединения линий на кривой охлаждения. Предположим, что ось Y - это температура, а ось X - это концентрация углерода. Мы будем двигаться по вертикальной линии, соответствующей 4,0% углерода, сверху вниз.

1. Диаграмма состояния железо – карбид железа (Fe-Fe₃C)

(Вставьте сюда предоставленный вами рисунок диаграммы состояния Fe-Fe₃C.)

2. Описание превращений и построение кривой охлаждения для сплава с 4,0% С

Построение кривой охлаждения:

Для построения кривой охлаждения на отдельном графике (где по оси Y - температура, по оси X - время) мы будем отмечать точки, соответствующие фазовым превращениям, которые мы наблюдаем на диаграмме Fe-Fe₃C для сплава с 4,0% С.

Шаг 1: Отметьте вертикальную линию для 4,0% С на диаграмме Fe-Fe₃C.

Проведите вертикальную линию от верхней части диаграммы до нижней, проходящую через отметку 4,0% С на оси концентрации углерода.

Шаг 2: Определите точки пересечения этой линии с фазовыми границами.

1. Точка 1 (Начало охлаждения): Выше линии ликвидуса (например, 1500°C). Сплав полностью жидкий.
2. Точка 2 (Пересечение с линией ликвидуса): Найдите точку, где вертикальная линия 4,0% С пересекает линию ликвидуса (линия BC на вашей диаграмме). Это будет примерно 1200-1250°C (по вашей диаграмме, это чуть выше 1200°C). В этой точке начинается кристаллизация первичного аустенита.
3. Точка 3 (Пересечение с эвтектической линией): Найдите точку, где вертикальная линия 4,0% С пересекает горизонтальную эвтектическую линию (линия C-E на вашей диаграмме). Эта температура составляет 1147°C. В этой точке происходит эвтектическое превращение (жидкость превращается в ледебурит).
4. Точка 4 (Пересечение с линией A₁): Найдите точку, где вертикальная линия 4,0% С пересекает горизонтальную эвтектоидную линию (линия P-S-K на вашей диаграмме). Эта температура составляет 727°C. В этой точке происходит эвтектоидное превращение (аустенит превращается в перлит).
5. Точка 5 (Конечная температура): Комнатная температура (например, 20°C).

Построение кривой охлаждения на отдельном графике (Температура-Время):

Нарисуйте новый график с осью Y (Температура, °C) и осью X (Время, t).

1. Участок A-B (Жидкое состояние):
   • Точка A: Начальная температура (например, 1500°C) при времени \(t_0\).
   • Точка B: Температура, при которой начинается кристаллизация первичного аустенита (примерно 1200-1250°C, как определено в Точке 2 выше). Соедините A и B плавной наклонной линией.
2. Участок B-C (Кристаллизация первичного аустенита):
   • Точка C: Температура эвтектического превращения (1147°C). Соедините B и C наклонной линией, но с меньшим наклоном, чем A-B, так как выделяется скрытая теплота кристаллизации.
3. Участок C-D (Эвтектическое превращение):
   • Точка D: Конец эвтектического превращения при 1147°C. Соедините C и D горизонтальной линией. Это будет первая горизонтальная площадка на кривой охлаждения.
4. Участок D-E (Охлаждение в твердом состоянии):
   • Точка E: Температура эвтектоидного превращения (727°C). Соедините D и E наклонной линией.
5. Участок E-F (Эвтектоидное превращение):
   • Точка F: Конец эвтектоидного превращения при 727°C. Соедините E и F горизонтальной линией. Это будет вторая горизонтальная площадка на кривой охлаждения.
6. Участок F-G (Охлаждение до комнатной температуры):
   • Точка G: Комнатная температура (например, 20°C). Соедините F и G наклонной линией.

3. Структура сплава при комнатной температуре и его название

Структура при комнатной температуре:

Для сплава с 4,0% С, после всех превращений, при комнатной температуре структура будет состоять из:

• Перлит (образуется из аустенита, который был частью первичного аустенита и ледебурита).
• Вторичный цементит (выделившийся из аустенита при охлаждении от 1147°C до 727°C).
• Ледебурит (в котором аустенит превратился в перлит, то есть ледебурит будет состоять из перлита и цементита).

Таким образом, общая структура будет: Перлит + Цементит (первичный, вторичный, третичный), где цементит будет присутствовать как в виде отдельных включений, так и в составе перлита и ледебурита.

Название сплава:

Сплав железа с углеродом, содержащий 4,0% углерода, относится к доэвтектическим чугунам.