TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM BÀI 2 NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA HỢP KIM Fe – C Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG GIẢ ỔN ĐỊNH I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU Phân tích được giản đồ trạng thái Fe C Quan sát mẫu thép v[.]
BÀI 2: NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC TẾ VI CỦA HỢP KIM Fe – C Ở TRẠNG THÁI CÂN BẰNG GIẢ ỔN ĐỊNH I MỤC ĐÍCH U CẦU - Phân tích giản đồ trạng thái Fe-C - Quan sát mẫu thép gang trắng trạng thái cân - Phân biệt khác thép gang trắng II CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giản đồ trạng thái hợp kim Fe-C 1.1 Đặc điểm Fe–C 1.1.1 Đặc điểm Fe: Có dạng thù hình - t0 < 9110C: Mạng lập phương thể tâm: Feα (Hình 2.1) - 9110C < t0 < 13920C: Mạng lập phương diện tâm (Hình 2.2) - 13920C < t0 < 15390C: Mạng lập phương thể tâm (Hình2.1) Hình 2.1 - Mạng lập phương thể tâm diện tâm Hình 2.2 - Mạng lập phương 1.1.2 Đặc điểm Cacbon: Tồn dạng sau: + Vơ định hình: Than khống sản, than gỗ + Graphite: Có kiểu mạng lục giác xếp lớp + Mạng kim cương a) Graphite (Lục giác xếp lớp) b) Mạng kim cương Hình 2.3 – Các kiểu mạng tinh thể Cacbon 1.2 Tương tác Fe C 1.2.1 Tạo Ferrite: Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe Ký hiệu: F== Fe C); = Fe (C) loại có độ bền thấp, độ dẻo cao, độ cứng thấp Hình 2.4 – Tổ chức tế vi Ferrite Cơ tính sắt nhiệt độ thường: - b = 250N/mm2; c = 120N/mm2; khối lượng riêng = 7,8g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy t0n/c = 15390C; Độ cứng = 80HB; = 50% 1.2.2 Tạo Austenite: Là dung dịch rắn xen kẽ C Fe Ký hiệu: A = As = = Fe(C) tồn nhiệt độ lớn 7270, pha có độ bền cao, dẻo cao, cứng thấp Đường song tinh Hình 2.5 - Austenite 1.2.3 Tạo pha Cementite: Fe3C, có kiểu mạng lập phương phức tạp Cementite pha xen kẽ Fe C, có độ cứng cao: 800 HV, tương đương 800 HB; tính chống mài mịn tốt, giịn Thành phần C Fe3C tính theo trọng lượng 6,67%, ký hiệu Ce Gồm CeI (Hình 2.8), CeII (Hình 2.9), CeIII C Fe Fe C Hình 2.6 – Mạng tinh thể Cementite 1.3 Giản đồ trạng thái Fe-C Hình 2.7 Giản đồ trạng thái Đây loại giản đồ cân giả ổn định, Fe-Fe3C sử dụng rộng rãi thực tế Phụ thuộc vào hàm lượng cacbon hợp kim mà người ta chia hợp kim Fe-C thành loại: + Thép 0,02% < C 2,14% & Gang trắng 2,14% < C < 6,67% Bảng 2.1 Trạng thái điểm từ giản đồ pha Fe-C Điểm A B H J N E C Nhiệt độ 0C 1539 1499 1499 1499 1392 1147 1147 %C 0.51 0.1 0.16 2.14 4.3 Điểm Q F D G P S K Nhiệt độ 0C t0 thường 1147 1600 910 727 727 727 %C 0.006 6.67 6.67 0.02 0.8 6.67 1.4 Các tổ chức 1.4.1 Các tổ chức pha Dung dịch lỏng hòa tan C Fe, tồn t0 > t0 đường ABCD + Cementite (Ce hay Fe3C): pha xen kẽ, thành phần chứa 6,67%C (trên giản đồ trạng thái biểu thị đường thẳng DFKL) Có loại Ce: + Cementite thứ (CeI, Fe3C1) tạo thành từ dung dịch lỏng t < t0CD (16000C ÷ 11470C), tạo thành nhiệt độ thường nên có kích thước lớn Ce I có dạng vệt sáng dài, gọi “đại lộ Ce” CeI Hình 2.8 - Tổ chức tế vi gang trắng sau tinh + Cementite thứ hai (CeII, Fe3CII) tạo thành từ dung dịch rắn austenit t < t0 đường ES (11470C ÷ 7270C), độ hịa tan cacbon sắt γ giảm từ 2,14% xuống cịn 0,8% Ở nhiệt độ thường CeII hạt màu sáng dạng lưới (màu trắng) bao quanh hạt P (loại lưới CeII làm xấu tính thép) CeII CeII (a) Cementite hạt (b) Cementite lưới Hình 2.9 - Tổ chức tế vi thép sau tích + Cementite thứ ba (CeIII) tạo thành từ trạng thái rắn từ Ferrite t < t0 đường PQ (nhiệt độ < 7270C), %C giảm từ 0,02% 7270C 0,006%C t0 thường Số lượng CeIII ít, bỏ qua Ferrite (F, α) : Là dung dịch rắn xen kẽ cacbon Feα, mạng lập phương thể tâm, giản đồ trạng thái độc lập vùng GPQ, %C max 7270C 0,02%, %Cmax 00C 0,006% (Hình2.7) Austenite (γ, As): Là dung dịch rắn xen kẽ cacbon Feγ, mạng lập phương diện tâm, giản đồ độc lập vùng NJESG, %Cmax 1147 0C 2,14%, %Cmax 7270C 0,8% 1.4.2 Các tổ chức hai pha Các tổ chức hai pha tích tinh, chúng hỗn hợp học Ferrite cementite tạo thành nhiệt độ khác Pearlite ( P=[ F+ Ce] ) hỗn hợp học tích Ferrite cementite, tạo thành nhiệt độ 7270C từ dung dịch rắn austennit có nồng độ C=0,8%, Pearlite chứa 88%F + 12%Ce Tùy vào hình dạng Ce hỗn hợp ta phân biệt P P hạt Hình 2.10 - Tổ chức tế vi thép + Pearlite gồm cementite tích (Pearlite tấm) Ferrite nằm xen kẽ tổ chức tế vi thấy rõ vạch Ce có màu tối F sáng + Pearlite hạt hỗn hợp học hạt Ce màu trắng có biên giới màu đen F màu trắng Hình 2.11 - Tổ chức tế vi thép tích (Pearlite hạt) Ledeburit [ Lê=(+ Ce), (P+Ce) ] : hỗn hợp học tinh, tạo thành từ dung dịch lỏng có 4,3%C 11470C (điểm C); (P+Ce) =(+ Ce) tạo thành t0