Твердый раствор - внедрение - углерод
Cтраница 3
Существование твердых растворов различных типов установлено при помощи [ рентгеноструктурного анализа; микроструктурный анализ не выявляет особенности строения разных видов твердых растворов: во всех случаях под микроскопом наблюдают зерна-твердого раствора, похожие на зерна чистого металла. На рис. 18 приведена микроструктура твердого раствора внедрения углерода в FeT, называемого аустенитом. [31]
При этих температурах исходная ферритоперлитная структура сталей превращается в аустенит, а после охлаждения со скоростью, большей критической ( 150 - 200 С), образуется мартенсит. Мартенсит - основная структурная составляющая закаленной стали; представляет собой перенасыщенный твердый раствор внедрения углерода в а-железо. В большинстве случаев стремятся получить именно эту структуру, так как сталь, закаленная на мартенсит, обладает высокой твердостью ( 51 5 - 66 HRC3 или 600 - 700 НВ), повышенной прочностью и сопротивляемостью изнашиванию, но низкой вязкостью. Мартенсит имеет форму тонких игл-пластин, разделяющих аустенитное зерно на несколько частей. [32]
По исследованиям Г. В. Курдюмова, отпуск стали состоит из трех накладывающихся друг на друга структурных превращений. До отпуска структура закаленной стали состоит из мартенсита - твердого раствора внедрения углерода в тетрагональном а-железе и остаточного аустенита. [33]
Сталь нагревают в специальных термических печах с пламенным или электрическим обогревом. Оно состоит в превращении феррито-цементитной смеси ( перлит) в аустенит, являющийся твердым раствором внедрения углерода в y - Fe, содержащий при этой температуре 0 8 % С независимо от количества последнего в обрабатываемой стали. [34]
В зависимости от способа охлаждения, превращение этой фазы происходит по-разному. При медленном охлаждении аустенит уже при температуре 723 распадается на две фазы - феррит - твердый раствор внедрения углерода в а и Р Fe и Fe3C - цементит. Однако если сталь, нагретую до аустенитового состояния, быстро охладить, то образуется другая структура. [35]
При этих температурах диффузионные процессы становятся невозможными и перестройка решетки Fev ( ГЦК) в решетку Fea ( ОЦК) происходит по сдвиговому механизму без выхода атомов углерода из решетки. При этом атомы смещаются на расстояния, не превышающие межатомные, сохраняя первоначальное соседство. Образуется перенасыщенный твердый раствор внедрения углерода в а-железе, называемый мартенситом. Растворимость углерода в мартенсите может достигать 2 14 %, в то время как в a - железе при 727 С в равновесном состоянии растворяется не более 0 02 % углерода. [36]
 |
Диаграмма состояния железо-цементит. [37] |
Выше 91Г С объемноцентрированная кубическая кристаллическая решетка у чистого железа превращается в гранецентри-рованную. Кристаллы а-железа превращаются в новые кристаллы у-железа. В результате перекристаллизации пластические свойства улучшаются. Твердый раствор внедрения углерода в у-железе называется аустенитом. Растворимость углерода в аустените значительно превышает растворимость углерода в феррите. [38]
Выше 910 С объемноцентрированная кубическая кристаллическая решетка у чистого железа превращается в гранецентри-рованную. Кристаллы а-железа превращаются в новые кристаллы Y-железа. В результате перекристаллизации пластические свойства улучшаются. Твердый раствор внедрения углерода в у-железе называется аустенитом. Растворимость углерода в аустените значительно превышает растворимость углерода в феррите. Растворенный углерод расширяет область существования устойчивого аустенита. [39]
Твердые растворы внедрения образуют металлы с неметаллами. Поэтому атомы неметаллов могут располагаться в междоузлиях кристаллической решетки металлов. На рис. 22, б показана элементарная кристаллическая решетка твердого раствора внедрения углерода в у-железе. [40]
 |
Элементарные кристалли - [ IMAGE ] Искажения кристаллической. [41] |
Твердые растворы внедрения образуют металлы с неметаллам. Поэтому атомы неметаллов могут располагаться в междоузлиях кристаллической решетки металлов. На рис. 20, б показана элементарная кристаллическая решетка твердого раствора внедрения углерода в у-железе. [42]
При переходе к рассмотрению дефектных структур было упомянуто о возможности различия между теми структурами, в которых а) каждый ряд эквивалентных положений ( если они вообще заняты) заполнен целиком и б) некоторые из этих рядов эквивалентных п-ло-жений заняты только частично. Примерами структур первого типа являются замещенные твердые растворы металлов и такие смешанные кристаллы, как ( К, Na) C1 или К ( Br, C1), а примерами вторых структур - высокотемпературные формы Agl и других кристаллов этого типа, смешанные кристаллы веществ с формулами типа CaF3 - YF. В случае кристаллов, относящихся к типу ( б), в которых, как было указано, один ряд эквивалентных положений заполнен лишь частично, можно, невидимому, характеризовать структуру двумя способами. Твердый раствор внедрения углерода в структуре y - Fe условно можно отнести к первому типу, потому что структура y - Fe ( кубическая плотно упакованная) устойчива и без атомов углерода. С другой стороны, сульфид железа, существующий в природе в виде минерала пирротина пли магнитного пирита, редко ia возможно и никогда) имеет точный состав, соответствующий формуле FeS. Тщательные измерения плотности и размеров элементарной ячейки различных образцов показали, что в этих нестехпометрических кристаллах некоторые положения Fe в решетке остаются незанятыми. [43]
Страницы: 1 2 3