Построение диаграммы состояния системы Fe-C-Cu и анализ особенностей структурообразования в сплавах этой системы

• Автор: Гончаров, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Аналитический обзор влияния меди в системах на основе железа

. I Роль меди как легирующего элемента в сталях и чугунах

1.2 Диаграммы состояния систем с медью.

1.2.1 Система РеСи

1.2.2 Система СиС.

1.2.3 Система еССи.

1.3 Влияние меди на структуру и свойства чугунов.

1.3.1 Влияние меди на структурообразование в чугунах.

1.3.2 Влияние меди на свойства чугунов.

1.4 Краткие выводы и задачи исследования.
2 Методика проведения исследований.
2.1 Методика экспериментальных исследований
2.1.1 Объем и характер работ.
2.1.2 Проведение плавок, применяемые материалы, изготовление образцов
2.1.3 Термическая обработка
2.1.4 Химический и фазовый анализ
2.1.5 Металлографический анализ
2.1.6 Механические испытания.
2.1.7 Триботехнические испытания.
2.2 Методика расчета диаграммы ГеССи и исходные данные для расчета
2.2.1 Расчетная схема и основные уравнения для расчета.
2.2.2 Основные исходные данные из систем РеСи и РеС.
2.2.3 Исходные данные по межфазному распределению меди.
2.2.4 Пример расчета изотермического разреза диаграммы ИеССи.
3 Расчет, построение и анализ разрезов и проекций диаграммы состояния сплавов РеССи
3.1 Построение и анализ изотермических разрезов диаграммы.
3.2 Построение и анализ политермических разрезов диаграммы.
3.3 Схема моно и нонвариантных равновесий.
3.4 Краткие выводы.
4 Исследование влияния меди на структуру и свойства чугунов
4.1 Исследование механизмов влияния меди.
4.1.1 Перлитизирующее действие меди
4.1.2 Графитизирующее и отбеливающее действие меди.
4.1.3 Дисперсионное упрочнение медистой фазой
4.2 Влияние меди на структуру и свойства перлитных чугунов.
4.3 Влияние меди на структуру и свойства ферритных чугунов.
4.4 Влияние меди на структуру и свойства бейнитных чугунов.
4.5 Влияние углерода и меди на триботехнические свойства чугунов с пластинчатым и шаровидным графитом
4.6 Разработка и использование нового ферритного антифрикционного чугуна.
4.6.1 Техникоэкономическая эффективность использования медистых чугунов
4.7 Краткие выводы.
Основные результаты и выводы
Список использованных источников


Крайне важно учитывать еще одну особенность меди: в отличие от многих других распространенных легирующих элементов удалить ее из сплавов на основе железа обычными металлургическими приемами не удается и, в связи с этим, в процессе рециклинга стали происходит неизбежное накопление в ней меди. В будущем можно ожидать дальнейшего «загрязнения» медыо этих сталей, так как доля металлолома в их производстве будет возрастать. Необходимо уяснить все последствия - как положительные, так и отрицательные - указанной тенденции. Проблема использования меди как важного и очень распространенного легирующего элемента нашла свое отражение во многих научных работах и публикациях. Первым исчерпывающим обзором явилась книга Лоринга и Адамса [], опубликованная в г. С тех пор была выпущена монография [] Британской Ассоциацией производи гелей меди, опубликовано большое число статей и проведены обширные исследования по использованию меди в чугуне и стали. Накоплен значительный фактический материал по изучению влияния меди на структуру, фазовые превращения, механические, химические и технологические свойства сталей. Разработаны и внедрены многие медьсодержащие стали, получены сведения об их эксплуатационных качествах. Основной недостаток имеющейся научно-технической информации по меди в черных металлах и сплавах — отсутствие очень важной диаграммы состояния сплавов Ее-С-Си (как стабильной, так и метастабильной систем). В литературе имеются лишь отрывочные и не всегда надежные сведения по отдельным фрагментам диаграммы, из которых трудно получить необходимые сведения о структурообразова-нии в медистых Ее-С-сплавах. Недостаточно исследованы и термокинетические особенности структурообразования в сплавах Ре-С-Си. Результаты проведенных исследований подробно анализируются в справочниках [, ]. Большое количество противоречивых данных относилось к вопросу о полной или частичной смешиваемости Си и Бе в жидком состоянии. Многими исследователями было установлено, что взаимная растворимость железа и меди в жидком, состоянии сильно зависит от содержания в сплавах примесей, в частности углерода. При этом некоторые исследователи считали, что существует полная растворимость железа и меди в жидком состоянии во всем интервале составов, даже при умеренном содержании примесей (0,5 % С []; 0, % С [] и 0, % С []). Однако в работах [, ] принималось, что в сплавах системы в жидком состоянии происходит расслаивание даже при использовании металлов высокой чистоты, причем в работах [, ] было высказано предположение и приведены доказательства наличия разрыва растворимости при температурах, лежащих несколько выше кривой ликвидуса. Существовавшие в этом вопросе разногласия между данными различных исследователей были устранены в результате работ [, ], в которых было установлено отсутствие в системе Ре-Си расслаивания в жидком состоянии. В этих работах также было установлено, что расслаивание в железо-медных сплавах наблюдается лишь при содержании более 0,-0, % С [] и в присутствии кремния []. Расслаивание характерно и для переохлажденного состояния (степень переохлаждения 0 ° и больше) []. Область расслаивания почти симметрична оси, соответствующей эк-виатомному составу, а критическая температура смешивания лежит на ° ниже температуры ликвидуса при эквиатомном составе []. Диаграмма состояния системы Бс-Си в общепринятом виде, построенная по наиболее достоверным экспериментальным данным [, ] и по результатам термодинамических расчетов [], приведена на рисунке 1. Рисунок 1. В системе установлено наличие трех нонвариантиых равновесий (двух пери-тектических и одного эвтектоидного): 1) L + а <-> у (перитектическое равновесие расплава L и твердого ОЦК-раствора а с твердым ГЦК-раствором у) при °С (по разным данным от до °С); 2) L + у <-» є (перитектическое равновесие расплава L и твердого у-раствора на основе железа с твердым є-раствором на основе меди) при °С, 3) у а + є (эвтектоидное равновесие твердого у-раствора с твердыми а и є-растворами) при 0 °С. Границы областей у и а-фаз точно не установлены. Максимальная растворимость меди в у-фазе, по данным различных исследователей [, , ], составляет от 7, до 8,5 % (при температуре первого перитектического равновесия).