Giản đồ trạng thái Sắt - Các bon

trường sỹ quan tăng thiết giáp
trường sỹ quan tăng thiết giáp
khoa kỹ thuật cơ sở
khoa kỹ thuật cơ sở
đề tài
đề tài
đề tài
đề tài
ứng dụng công nghệ thông tin
trong giảng dạy
Giảng viên: thiếu tá hoàng văn hảo


khoa kỹ thuật cơ sở
khoa kỹ thuật cơ sở


Bộ môn vẽ công nghệ kim loại
Bộ môn vẽ công nghệ kim loại
công trình
công trình
nghiên cứu khoa học
nghiên cứu khoa học
giản đồ trạng thái sắt - cacbon
đề tài
( ứng dụng cho Đào tạo sỹ quan phân đội bậc đại học )
tác giả : 4/CN hoàng văn hảo

* Mục đích:
Trang bị cho học viên các kiến thức cơ bản về

Hợp kim Sắt - Cacbon , về Giản đồ trạng thái Sắt -
Cacbon, cách xây dựng và ứng dụng của Giản đồ.
Từ đó làm cơ sở cho việc học tập, nghiên cứu và
công tác sau này tại đơn vị.
* Yêu cầu:
- Học viên nắm chắc các kiến thức cơ bản.
- Thực hành vẽ Giản đồ trạng thái thành thạo.
- áp dụng tốt vào việc chế tạo cũng như sử dụng
các chi tiết máy tại đơn vị.
Bài 4 : hợp kim sắt cacbon
Bài 4 : hợp kim sắt cacbon

Bµi 4 : hîp kim s¾t cacbon–
Bµi 4 : hîp kim s¾t cacbon–

Tµi liÖu tham kh¶o:
-
Kim lo¹i häc vµ nhiÖt luyÖn
NXB §¹i häc – THCN. 1979.
-
Bµi gi¶ng C«ng nghÖ kim lo¹i
Häc viÖn KTQS. 1975.

I. Sắt Cacbon
I. Sắt Cacbon
1. Cac bon (C): Cacbon là nguyên tố á kim, có hai dạng thù
hình: Graphít (gang) và Kim cương. ở điều kiện thường Cacbon
ổn định ở thể Graphít, còn Kim cương ổn định ở nhiệt độ và áp
suất cao. Trong hợp kim Sắt Cacbon, Cacbon ở thể Graphít
(G). Graphít có kiểu mạng lục giác; mềm. Trong thiên nhiên

phần lớn Cacbon ở dạng vô định hình (các loại than).
2. Sắt (Fe):Sắt là kim loại, trong thiên nhiên Sắt có trong các
loại quặng, đất đá, có khá nhiều ở lớp vỏ trái đất. Sắt và hợp
kim của Sắt đóng vai trò to lớn trong sự tiến hóa và phát triển
của lịch sử loài người.

I. Sắt Cacbon
I. Sắt Cacbon
2. Sắt (Fe)
* Cơ tính của sắt:
-
b kéo
= 250 N/mm
2
-
ch

= 120 N/mm
2
- = 50 %
- = 85 %
- HB = 80 KG/mm
2
-
k
= 3000 KJ/m
2
Sắt tuy có độ bền, độ
cứng khá cao song
chưa đáp ứng được

các yêu cầu của kỹ
thuật. Trong kỹ thuật
thường sử dụng các
hợp kim của sắt, có cơ
tính cao hơn, hầu như
không dùng sắt
nguyên chất.

I. Sắt Cacbon
I. Sắt Cacbon
2. Sắt (Fe)
* Tính thù hình của sắt:
Sắt tồn tại ở hai dạng: Fe

và Fe

- Fe

có kiểu mạng lập phương thể tâm; tồn tại ở
các khoảng nhiệt độ :
+ Dưới 911
0
C
+ Từ 1392
0
C đến 1539
0
C
- Fe

có kiểu mạng lập phương diện tâm; tồn tại ở
các khoảng nhiệt độ : Từ 911
0
C đến 1392
0
C.

I. Sắt Cacbon
I. Sắt Cacbon
3. Các tương tác của Fe - C
Sắt và Cacbon tương tác với nhau theo hai cách:
- Cacbon hòa tan vào sắt tạo thành dung dịch rắn Fe C.
-
Cacbon tác dụng với sắt tạo thành hợp chất hóa học.
+ Dung dịch rắn Fe C: Cacbon có đường kính nguyên tử nhỏ
hơn Sắt nên dung dịch rắn Fe C là dung dịch rắn xen kẽ.
Fe hòa tan: có dưới 0,02 đến 0,1 %C.
Fe hòa tan: có dưới 2,14 %C
Thép và gang là hai hợp kim phổ biến của Fe C
+ Hợp chất hóa học của Fe với C (Xementit:Fe
3
C)
Sắt tác dụng với Cacbon tạo thành 3 hợp chất: Fe
3
C
(6,67%C), Fe
2
C (9,67%C) và FeC (17,67%C)
Tuy nhiên, các hợp kim của Fe C thường chứa dưới
5%Cacbon (thép và gang), nên trong chúng chỉ gặp Fe

3
C.

I. Sắt Cacbon
I. Sắt Cacbon
3. Các tương tác của Fe - C
+ Hợp chất hóa học của Fe với Cacbon
(Xementit: Fe
3
C)
Fe
3
C tạo thành khi lượng Cacbon trong hợp
kim lớn hơn giới hạn hòa tan của nó trong Sắt.
Fe
3
C là pha không ổn định, ở nhiệt độ cao sẽ
bị phân hủy thành Fe và C.
Fe
3
C rất dòn và cứng (khoảng 800 HB).

II. Giản đồ trạng thái Sắt Cacbon
1. Khái niệm
- Định nghĩa: Giản đồ trạng thái là biểu đồ chỉ rõ sự phụ thuộc của trạng
thái pha với thành phần hóa học của hợp kim, giữa nhiệt độ và áp
suất. Các hệ hợp kim khác nhau có kiểu giản đồ trạng thái khác nhau
và được xác lập chủ yếu bằng thực nghiệm.
- Công dụng: Từ giản đồ có thể xác định được nhiệt độ chảy, nhiệt độ
chuyển biến pha của hợp kim với thành phần đã cho khi nung chảy

và khi làm nguội; từ đó có thể xác định được chế độ nhiệt khi đúc, gia
công áp lực và nhiệt luyện. Chú ý: nhiệt độ chuyển biến và cấu tạo
pha trên giản đồ chỉ ứng với trạng thái cân bằng.
- Cách xây dựng: Giản đồ trạng thái của hệ hợp kim được xây dựng
bằng thực nghiệm. Nguyên tắc chung để xây dựng giản đồ của hệ
hợp kim là: dùng một lượng lớn các mẫu với các thành phần khác
nhau, bằng các phương pháp hóa nhiệt luyện để xác định các tổ chức
hình thành ở từng khoảng nhiệt độ.

II. Gi¶n ®å tr¹ng th¸i S¾t Cacbon–
100%Fe
3
C
6,67%c
A
b
c
d
f
k
l
e
g
s
p
q
n
j
h
Láng ( L)

Austenit (γ)
L + γ
L + Xe I
L + α
600
0
c
10 60
20
30 40
50
70
80
90
0,8
1
2
3 4
5
6
4,3
2,14
α
γ + α
α + γ
α
α + Xe III
α + P P
Xe II + P
Xe I + Le (P + Xe)

Xe I + Le (γ + Xe)γ + Xe II + Le(γ + Xe)
γ + Xe II
P + Xe II + Le (P + Xe)
1147
0
C
727
0
C
911
0
c
1600
0
c
1539
0
c
1392
0
c
NhiÖt ®é (
0
c )
Ledeburit ( Le)
2. Néi dung gi¶n ®å

II. Giản đồ trạng thái Sắt Cacbon
* Các tọa độ của các điểm
quan trọng:

A(1539
0
C;0%C),E(1147
0
C;2
,14%C), C(1147
0
C;4,3%C),
N(1392
0
C;0%C), G (911
0
C;
0% C),P(727
0
C;0,02%C),
S(7270C; 0,8% C).
-
C: Điểm cùng tinh;
-
S: Điểm cùng tích
Trên giản đồ trạng thái Fe C chỉ trình bày đến 6,67% C, ứng với hợp chất hóa
học Xementit Fe3C.
Đường lỏng: ABCD;Đường đặc: AHJECF

II. Giản đồ trạng thái Sắt Cacbon
3. Các tổ chức của hợp kim Sắt Cacbon

* Các tổ chức một
pha:

+ Hợp kim lỏng (L):
- Là dung dịch lỏng
của Cacbon trong
Sắt. Nằm phía trên
đường lỏng ABCD