Альфа и гамма железо чем отличается
Rimoyt.com
Темы: машиностроение, САПР, 3d моделирование, техническое образование, промышленные предприятия, технические вузы
Все приказы отдавайте устно.
Не оставляйте записей и документов, которые могут обернуться против вас
4. Графит – чистый углерод с гексагональной слоистой структурой. Графит очень мягок (HB = 3) и обладает низкой прочностью. В чугунах и графитизированной стали содержится в виде включений различных форм (пластинчатой, хлопьевидной, шаровидной). С изменением формы графитовых включений меняются механические и технологические свойства сплава.
Помимо четырех вышеназванных фаз в струтуре сплавов железа с углеродом выделяют еще две самостоятельные структурные составляющие: перлит и ледебурит.
5. Перлит (П) – механическая смесь феррита и цементита, содержащая 0,8% углерода.
Перлит образуется из аустенита при охлаждении его до температуры ниже 727 °С. Таким образом, перлит является эвтектоидом. Перлит может быть пластинчатым и зернистым (глобулярным), что зависит от формы цементита и определяет механические свойства перлита. При комнатной температуре зернистый перлит имеет предел прочности 800 МПа, относительное удлинение 15%, твердость HB = 160.
6. Ледебурит (Л) – механическая смесь аустенита и цементита (Л = А+ Ц), содержащая 4,3% углерода.
Ледебурит образуется из жидкого расплава при температуре 1147 °С. Таким образом, ледебурит по своей сути является эвтектикой. Ледебурит образуется при затвердевании жидкого расплава при 1147 °С. Ледебурит имеет твердость HB = 600-700 HB и большую хрупкость. Ледебурит наблюдается в структуре чугунов, в сталях он образовывается только при большом количестве легирующих элементов и содержании углерода более 0,7%.
При охлаждении ледебурита до температуры в 727 °С входящий в его состав аустенит становится неустойчивым и распадается, превращаясь в перлит. Таким образом, при температуре менее 727 °С вплоть до 20 °С ледебурит представляет собой механическую смесь перлита с цементитом.
Альфа и гамма железо чем отличается
Ярким примером аллотропии является железо, образующее в зависимости от температуры четыре основных аллотропических видоизменения, которые называют: α-Fе, β-Fe, γ-Fe, δ-Fe.
Фото кристаллических решеток железа
Кристаллические решетки подразделяют на молекулярные, атомные, ионные и металлические.
Ha этой кривой при переходах одной аллотропической формы в другую наблюдаются площадки постоянных температур, а именно:
при t=1535°— затвердевание железа с образованием δ-Fe;
фото кристаллических решеток железа
Рис. 2 Кривая охлаждения железа
Кроме твердых растворов углерода в железе, в железоуглеродистых сплавах встречается химическое соединение железа с углеродом — карбид железа Fe3C, который называется цементитом. Цементит содержит С — 6,67 %.
Аустенит и феррит отличаются пластичностью, феррит, кроме того, — мягкостью. Цементит чрезвычайно тверд и хрупок.
Что такое перлит и эвтектоид
В точке S кривая GS пересекается с ES — кривой предельной растворимости углерода в аустените. Поэтому дальнейшее насыщение остаточного аустенита углеродом становится уже невозможным, и последующее охлаждение вызывает окончательный распад аустенита, который совершается при постоянной температуре t=723°.
При этом распаде завершается переход γ- Fe->α-Fe, а выделившийся из кристаллической решетки железа углерод образует частицы цементита F3C. Распад аустенита происходит в стесненном объеме в пределах каждого зерна, поэтому продукты распада (феррит и цементит) образуются в виде тесно перемешанных частиц, обычно в виде чередующихся пластинок феррита и цементита.
Схема изменений структуры сталей при переходе через критические точки
Этот продукт распада аустенита называется перлитом; так как перлит имеет строение, подобное эвтектике, то он называется эвтектоидом. Разница между эвтектикой и эвтектоидом заключается в том, что эвтектика образуется из жидкого раствора, а эвтектоид — из твердого.
Образование перлита начинается и заканчивается при постоянной t=723°. Так ппявляется феррито-перлитовая структура сталей, которая при дальнейшем охлаждении от t=723° не претерпевает больше никаких структурных изменений. На рисунке представлены микроструктуры чистого железа и стали при С =0,15% и при С=0,6% (увеличение 100) после травления по-шрованной поверхности микрошлифа 4% раствором HNO3 в этиловом спирте.
Рис. 1. — феррит в чистом железе. Рис. 2 Доэвтектоидная сталь с содержанием С=0,15%
На рис. 1, где показана микроструктура чистого железа, четко выявились границы между светлыми зернами феррита. На рис. 2 представлена микроструктура строительной стали (С=0,15%); светлые поля — это феррит, темные участки — перлит.
На рис. 3 приведена микроструктура машиностроительной стали (С=0,6%), из которой изготовляют оси, валы, шатуны и т. п.; большая часть шлифа занята перлитом, а феррит наблюдается только в виде тонкой сетки.
Чем больше углерода, тем больше в структуре стали перлита, состав перлита одинаков (С=0,83%). Строение перлита обычно пластинчатое (рис. 4).
Рис. 3 Доэвтектоидная сталь с содержанием С=0,6%. Рис. 4 Эвтектоидная сталь (пластинчатый перлит).
Феррит, как было указано выше, представляет собой наиболее мягкую пластичную составляющую железоуглеродистых сплавов; цементит, входящий в состав перлита, наиболее твердую и хрупкую, поэтому с увеличением содержания углерода увеличивается прочность и твердость стали, но пластичность и вязкость уменьшаются
Чтобы строительная сталь была достаточно пластичной, количество перлита в ней не должно превосходить 25%, что соответствует содержанию углерода до 0,2%.
В. тех деталях, от которых требуется большая прочность и твердость, но допустимы меньшая пластичность и вязкость (детали машин), применяются стали с большим количеством перлита, с содержанием С до 0,6%. В строительном деле такие стали применяются, например, для изготовления лопат, опорных частей мостовых ферм.
Возникновение цементно-перлитовой структуры
В сплавах, содержащих больше 0,83% углерода, структурные изменения при переходе через линии АС и А1Е протекают так же. Поэтому ниже линии А1Е структура затвердевшего сплава представляет собой аустенит. При дальнейшем охлаждении структурные изменения наступают тогда, когда достигнута SE —линия предельной растворимости углерода в аустените.
Так как при снижении температуры ниже линии SE растворимость углерода в аустените снижается, то из аустенита выделяется вторичный цементит, который выпадает обычном в виде сетки, окружающей аустенитовые зерна. Благодаря этому содержание углерода в аустените уменьшается и при t=723° доходит до С=0,83%, что соответствует эвтектоидному составу. Дальнейшее охлаждение вызывает распад аустенита, который постоянной температуре t=723° переходит в перлит. Таким образом возникает цементно-перлитовая структура, которая при дальнейшем охлаждении уже не претерпевает изменений.
На рис. 1 цементит заметен в виде тонкой светлой сети окаймляющей темные зерна перлита, а на рис. 2 в виде темпе сетки. Стали с цементито-перлитовой структурой вследствие слишком малых пластичности и вязкости неприменимы для изготовления строительных конструкций и деталей машин. Из них делают инструменты, которым термической обработкой придают необходимую высокую твердость.
Рис.1 Заэвтектоидная сталь (после травления 4% раствором HNO3 в этиловом спирте. Рис.2 Заэвтектоидная сталь ( после травления пикратом натрия)
Несколько иначе протекают структурные изменения в сплавах при содержании С>1,7%. Например, из жидкого сплава с содержанием С в пределах 1,7—4,3%, превышающим предельную растворимость углерода в аустените (С=1,7%), по достижении температур линии АС начинают выделяться дендриты аустенита.
Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута температура линии ЕС. Концентрация углерода в выпадающих дендритах аустенита постепенно изменяется по линии А1Е. Концентрация углерода в жидком растворе увеличивается по линии АС и при t=1130° достигает С=4,3%, т. е. эвтектической концентрации. Дальнейшее охлаждение вызывает полный переход жидкого раствора, достигшего эвтектической концентрации, в твердое состояние.
Этот переход происходит при постоянной температуре t= 1130°; в результате образуется эвтектика, представляюшая собой смесь частиц аустенита и цементита—ледебурит. Таким образом, рассматриваемый сплав непосредственно после затвердевания будет состоять из аустенита и ледебурита. Дальнейшее охлаждение ниже t=1130° вызывает (вследствие уменьшения растворимости углерода по линии ES) выделение вторичного цементита из дендритов аустенита и из аустенита, входящего в состав ледебурита.
Выделение вторичного цементита наблюдается при падении температуры в интервале 1130—723°, причем при снижении температуры до t=723° концентрация углерода в остаточном аустените снижается до эвтектоидной концентрации, т. е. до С=0,83%. Дальнейшее охлаждение вызывает окончательный распад остаточного аустенита.
Этот распад происходит при постоянной температуре t=723°, причем весь аустенит (и выпавший в виде дендритов и входящий в состав ледебурита) переходит в перлит. Таким образом, ниже t=723° в структуре рассматриваемого сплава (рис. 3) содержится перлит, вторичный цеменит и видоизмененный ледебурит, состоящий из цеменита (основная масса) и перлита (округлые вкрапления).
Обычно и первоначальный ледебурит и видоизмененный объединяют общим названием ледебурит. Дальнейшее охлаждение не вызывает изменений в структуре сплава.
альфа-железо
Смотреть что такое «альфа-железо» в других словарях:
альфа-железо — сущ., кол во синонимов: 1 • железо (18) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
альфа-железо — feritas statusas T sritis chemija apibrėžtis Geležies modifikacija, patvari iki 950 °C ir 1394–1539 °C temperatūroje. atitikmenys: angl. alpha iron; ferrite rus. альфа железо; феррит ryšiai: sinonimas – alfa geležis … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
альфа-железо — альфа жел езо, а … Русский орфографический словарь
альфа-железо — альфа/ желез/о … Морфемно-орфографический словарь
АЛЬФА — (греч.). 1) первая буква греческой азбуки; в переносном смысле: начало. Альфа и Омега (первая и последняя буквы греческой азбуки): начало и конец. 2) символ вечности у древних христиан. 3) лицо Спасителя в Апокалипсисе. Словарь иностранных слов,… … Словарь иностранных слов русского языка
железо — ферро; феррум, крица; аппаратное обеспечение Словарь русских синонимов. железо сущ., кол во синонимов: 18 • автомобиль (369) • … Словарь синонимов
бета-железо — (см. бета) состояние железа, в котором оно находится при температуре между 769° и 960° ср. альфа и гамма железо); б. ж. имеет кристаллическую решетку альфа железа, но не обладает ферромагнитными свойствами (б. ж. парамагнетик). Новый словарь… … Словарь иностранных слов русского языка
Список необычных слов русского языка — В данном списке собраны разнообразные рекордные слова (преимущественно русского языка). Эти слова экстремальны с точки зрения различных критериев, связанных с содержащимися в слове буквами и сочетаниями букв (большое число букв, большое число… … Википедия
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Гамма-железо
При достижении температуры Лх кристаллическая решетка альфа-железа в участках, непосредственно примыкающих к пластинкам цементита, перестраивается в кристаллическую решетку гамма-железа ( фиг. В следующие моменты происходит постепенное растворение цементита в этих, только что образовавшихся участках гамма-железа ( фиг. Получаются начальные зерна аустенита, в которых растворяется окружающий их феррит, что приводит к постепенному росту аустенитных зерен. С другой стороны, в этих зернах одновременно происходит растворение пластин цементита ( фиг. Эти оба процесса протекают до тех пор, пока не произойдет полного растворения феррита и цементита. Судя по экспериментальным данным, растворение феррита опережает растворение цементита. [32]
Аустенит представляет собой твердый раствор углерода в гамма-железе. Если сталь выдержана при температурах выше А3 достаточно длительное время, то атомы углерода распределены в решетке гамма-железа равномерно. Но эта равномерность средняя, статистическая. Атомы углерода имеют возможность непрерывно, перемещаться внутри решетки, покидая одни кристаллические ячейки и внедряясь в другие. Поэтому средняя статистическая равномерность распределения атомов углерода в аустените непрерывно нарушается: в одних участках аустенита атомов углерода оказывается больше среднего количества, в других, наоборот, меньше. Такие нарушения равномерности концентрации называются ф л у к-туа днями состава. Правда, участки с большим или меньшим количеством атомов углерода существуют в течение ничтожно малого промежутка времени. То же непрерывное тепловое движение атомов углерода, которое создает флуктуации состава, стремится выравнить концентрацию атомов углерода. Те участки зерен аустенита, где только что была высокая концентрация атомов угл рода, в следующий момент становятся нормальными, зато другие участки, которые были нормальными, оказываются на мгновение пересыщенными атомами углерода, а третьи, наоборот, обедненными. [34]
Кроме того, необходимо помнить, что структурные превращения сопровождаются изменением объема металла. Обычная углеродистая сталь, нагретая до верхней критической точки, перестает расширяться, и при дальнейшем нагреве объем ее уменьшается, так как переход в гамма-железо соответствует образованию аустенитовой структуры меньшего удельного веса. Это способствует уменьшению температурных напряжений сжатия, возникающих в наружных слоях металла при нагреве. [37]
Бета-железо сохраняется в пределах температур от 768 до 910 С. При этой температуре снова происходит изменение строения кристаллической решетки, которая превращается в куб с центрированными гранями ( фиг. Гамма-железо так же, как и бета-железо, немагнитно. [39]
Вероятно, одним из факторов, снижающих флокеночувствительность стали, является кристаллизация стали из расплава в форме дельта-железа, обладающего более низкой способностью к растворению водорода, чем гамма-железо. Вследствие этого слиток, имеющий после кристаллизации структуру дельта-железа, должен содержать меньше водорода, чем слиток, имеющий структуру аустенита. При дальнейшем охлаждении перекристаллизация из дельта-железа в гамма-железо и из гамма-железа в альфа-железо должна способствовать дальнейшему снижению содержания водорода. [43]
Как видно из приведенных данных, при переходе из жидкого состояния в твердое растворимость водорода в металлах этой группы, в частности в железе и никеле, понижается более чем в два раза. При переходе из одной модификации в другую наблюдается резкое изменение растворимости водорода в твердой стали. Так, например, при переходе дельта-железа в гамма-железо растворимость водорода скачкообразно увеличивается, а при переходе из гамма-железа в альфа-железо уменьшается. [44]
Чистое железо
Общие сведения о диаграмме железо – углерод
ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫЕ СПЛАВЫ: ФАЗОВОЕ И СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ
Глава 4
Железоуглеродистые сплавы, стали и чугуны в течение целой эпохи являлись основой развития человеческой цивилизации. И это связано, с одной стороны, с большой распространенностью железа в земной коре, а с другой, с уникальностью свойств сплавов на основе железа.
Такие свойства достигаются при взаимодействии железа с углеродом, а также с многочисленными легирующими элементами, которые существенно изменяют структуру и фазовый состав железоуглеродистых сплавов. Фазовое и структурное состояние этих сплавов описывается диаграммой железо-углерод.
В системе железо-углерод можно выделить несколько типов сплавов: железо, стали и чугуны. В отличие от чистого, технически чистое железо содержит до 0,025 % углерода, а также в незначительных количествах кремний, марганец и некоторые другие элементы. Стали содержат до 2 % углерода, чугуны – более 2 %.
При температурах ниже 911˚С железо имеет решетку объемноцентрированного куба (ОЦК), параметр решетки 2,8605 кХ при 20 ˚ С. Эта модификация носит название альфа – железо. До 770 ˚ С альфа–железо ферромагнитно, выше – парамагнитно. Ферромагнетизм исчезает при температуре точки Кюри без какого либо изменения в кристаллической структуре. Точка Кюри не обладает термическим гистерезисом, т.е. при охлаждении железа ниже 770 ˚ С ферромагнетизм восстанавливается.
Температура 911 ˚ С является критической точкой (А3), при которой происходит полиморфное превращение aFeÛgFe. При нагреве до температуры выше 911 ˚ С происходит перестройка кристаллической структуры железа из решетки объемно-центрированного куба в решетку с более плотной упаковкой атомов – куб гранецентрированный (ГЦК) – гамма-железа. Превращение aFe®gFe сопровождается уменьшением удельного объема примерно на 1%. Параметр ГЦК решетки γ–железа 3,6409 кХ при 950 ˚ С.
В равновесных условиях при очень медленном нагреве перестройка решетки из альфа в гамма–железо начинается приблизительно на 10 ˚ С выше, чем при образовании альфа из гамма–железа при очень медленном охлаждении. Поэтому, для того, чтобы различить температуры, при которых начинаются превращения, используют дополнительные индексы c и rсоответственно при нагреве и охлаждении. В этом случае обозначение критических точек соответственно Ас3 и Аr3 при нагреве и охлаждении. Разница в температурных значениях Ас3 и Аr3 называется температурным гистерезисом превращения.
Гамма–железо существует в температурном интервале 911–1392 ˚ С. Температура 1392 ˚ С (А4) является критической точкой, при которой происходит перестройка gFeÛdFe. Дельта–железо, существующее до температуры плавления имеет решетку аналогичную альфа–железу, решетку объемно–центрированного куба, отличающуюся от альфа–железа параметром решетки (2,93 кХ при 1425 ˚ С). Гамма и дельта–железо парамагнитны.