Ледебурит

Значение линий диаграммы

Границы, пересекающиеся друг с другом, отмечают определенные области на диаграмме. Внутри каждой зоны может существовать отдельная фаза или две фазы. На границе происходит фазовый переход. Эти области являются фазовыми полями, они указывают фазы, присутствующие для определенного состава и температуры сплава.

На диаграмме имеется несколько характерных линий, обозначаемых как A₁, A₂, A₃, A₄ и A_CM. При повышении или понижении температуры металла на этих границах происходит фазовый переход. Обычно при нагревании сплава его температура повышается, но вдоль этих линий нагрев приводит к перестройке структуры в другую фазу, и, таким образом, температура перестаёт расти до тех пор, пока фаза полностью не изменится. Этот процесс называется термической остановкой.

Элементы легированной стали – никель, марганец, хром, и молибден – влияют на положение этих границ на фазовой диаграмме. Границы могут сдвигаться в любом направлении в зависимости от используемого элемента. Например, на диаграмме состояния железа и углерода добавление никеля понижает границу A₃, а добавление хрома увеличивает её.

Фазы в системе «железо-углерод»

В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

Жидкая фаза

Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

Феррит

Феррит (Ф, α)- твердый раствор внедрения углерода в α-железе (от латинского слова ferrum – железо). Различают низкотемпературный феррит с предельной растворимостью углерода 0,02 % при температуре 727° С (точка P) и высокотемпературный δ-феррит (в интервале температур 1392…1539° С) с предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499° С (точка J).

Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 80 — 130 НВ, временное сопротивление – σв=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение — δ=50 %), магнитен до 768° С.

Под микроскопом феррит выглядит как светлые полиэдрические зерна. В сталях может существовать в виде сетки (разной толщины, в зависимости от содержания углерода), зерен (малоуглеродистые стали), пластин или игл (видманштетт).

Аустенит в сталях

Аустенит (А, γ) – твердый раствор внедрения углерода в γ–железо (по имени английского ученого Р. Аустена). Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки. Предельная растворимость углерода в γ -железе 2,14 % при температуре 1147° С (точка Е). Аустенит имеет твердость 180 НВ, пластичен (относительное удлинение – δ=40…50 %), парамагнитен. При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования. Под микроскопом выглядит как светлые полиэдрические зерна с двойниками.

Цементит – формы существования

В железоуглеродистых сплавах присутствуют фазы: цементит первичный, цементит вторичный, цементит третичный. Химические и физические свойства этих фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Поскольку углерод в сплавах с железом встречается в виде цементита и графита, существуют две диаграммы состояния, описывающие условия равновесия фаз в системах железо — цементит и железо — графит. Первая диаграмма (Fе — Fе3С) называется цементитной (метастабильная), вторая (Fе — С) — графитной (стабильная). Оба варианта диаграммы приводятся вместе в одной системе координат: температура — содержание углерода. Диаграмма состояния системы железо — углерод построена по результатам многочисленных исследований, проведенных учеными ряда стран. Особое место среди них занимают работы Д.К. Чернова

Он открыл существование критических точек в стали, определил их зависимость от содержания углерода, заложил основы для построения диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов в ее нижней, наиболее важной части

Буквенное обозначение узловых точек в диаграмме является общепринятым как в России, так и за рубежом.

Диаграмма состояния железо-углерод

Имеющиеся во всех областях диаграммы фазы видны на рисунке. Значение всех линий указано в таблице.

Ликвидус по всей диаграмме проходит по линиям АВ, ВС, СD; солидус — по линиям АН, НJ, JЕ, ЕСF. Сплавы железа с углеродом обычно делят на стали и чугуны. Условной границей для такого деления является 2,14 % С (точка E). Сплавы, содержащие углерода менее 2,14 %, относятся к сталям, более 2,14 % — к чугунам.

Температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит, т.е. критические точки, имеют условные обозначения. Обозначаются буквой А. В зависимости от того, при нагреве или при охлаждении определяется критическая точка, к букве А добавляется индекс с (от слова chauffage – нагрев) при нагреве и индекс r (от слова refroidissement – охлаждение) при охлаждении с оставлением цифры, характеризующей данное превращение.

Таким образом, например, нагрев доэвтектоидной стали выше соответствующей точки на линии GS обозначается как нагрев выше точки АС3. При охлаждении же этой стали первое превращение должно быть обозначено как Аr3, второе (на линии РSК) — как Аr1.

Присутствие в железоуглеродистых сплавах[править | править код]

Чугуныправить | править код

Ледебуритная смесь возникает, для чистых железоуглеродистых сплавов в интервале концентраций углерода от 2 ,14% до 6,67 %, что соответствует чугунам. Механизм образования ледебурита в доэвтектических (левее точки эвтектики, соответствующей 4,3 углерода, на диаграмме железо-углерод), эвтектических и заэвтектических (правее точки эвтэктики) чугунах различается.

в доэвтектических чугунахправить | править код

При охлаждении жидкой фазы состава доэвтектического чугуна первым начинает кристаллизоваться аустенит, вследствие чего состав жидкой фазы начинает смещаться в сторону увеличения концентрации углерода (ввиду меньшей растворимости углерода в аустените). По достижении точки эвтектики (4,3 % углерода, 1147 °C) начинается кристаллизация эвтектики — ледебурита. В процессе дальнейшего охлаждения чугуна в интервале температур от 1147 °C до 727 °C аустенит обедняется углеродом и выделяется вторичный цементит. Вторичный цементит, выделяющийся по границам зерен аустенита, сливается с цементитом ледебурита, поэтому практически не виден под микроскопом. При небольшом переохлаждении ниже 727 °C аустенит по эвтектоидной реакции превращается в перлит (разделяется на феррит и цементит). Таким образом, в доэвтектических белых чугунах, при комнатной температуре, ледебурит, как структурная составляющая, присутствует наряду с перлитом и вторичным цементитом.

в эвтектическом чугунеправить | править код

При охлаждении жидкой фазы состава точки эвтектики до температуры 1147 °C начинается одновременная кристаллизация смеси аустенита и цементита — ледебурита. В дальнейшем аустенит распадается на феррито-цементитную смесь (перлит).

в заэвтектических чугунахправить | править код

В заэвтектических белых чугунах из жидкости кристаллизуется первичный цементит в виде плоских игл, затем образуется ледебурит. При комнатной температуре эаэвтектический белый чугун содержит две структурные составляющие: первичный цементит и ледебурит.

Ледебурит может образовываться в сталях если в них, во-первых, содержание углерода достаточно велико (свыше 0,7 % (~1,3 %—1,5 %), что соответствует инструментальным сталям), и, во-вторых, при высоком содержании карбидообразующих легирующих элементов (Cr, W, Ti, Mo и др.). Введение этих легирующих элементов, в больших количествах, уменьшает растворимость углерода в аустените и перлите, что, в определённых случаях, и приводит к возможности выделения эвтектики при, сравнительно, малых содержаниях углерода. Такие стали (например, быстрорежущая) называют ледебуритными.

Чугуны

Сплавы на диаграмме железо-углерод, которые содержат углерода более, чем 2,14 %, называются чугунами. Они обладают высокой хрупкостью. Поперечное сечение такого чугуна имеет светлый тон, а потому его называют белым чугуном.

На диаграмме это точка С, называемая эвтектикой, с соответствующим содержанием углерода 4,3 %. При кристаллизации образуется смесь, состоящая из аустенита и цементита, в совокупности называемая ледебуритом. Фазовый состав постоянен.

При концентрации углерода менее 4,3 % (доэвтектический чугун) при кристаллизации выделяется аустенит из раствора. Далее из него выделяется Ц2. А при 727° С аустенит превращается в перлит. Структурное состояние такого чугуна следующее: крупные участки перлита темного тона.

В заэвтектическом белом чугуне (углерода более 4,3%) при охлаждении структурирование происходит с образованием кристаллов Ц1. Далее превращения осуществляются уже в твердом состоянии. Структура представляет собой ледебурит, который является фоном для полей перлита темного тона. А крупные пласты – это Ц1.

Томасовский способ

Томасовским способом перерабатывают чугун с большим содержанием фосфора (до 2 % и более). Основное отличие этого способа от бессемеровского заключается в том, что футеровку конвертера делают из оксидов магния и кальция. Кроме того, к чугуну добавляют ещё до 15 % CaO.

Вследствие этого шлакообразующие вещества содержат значительный избыток оксидов с основными свойствами. В этих условиях фосфатный ангидрид P₂O₅, который возникает при сгорании фосфора, взаимодействует с избытком CaO с образованием фосфата кальция, переходит в шлак:

• 4P + 5O₂;= 2P₂O₅
• P2O5 + 3CaO = Ca₂(PO₄)₂

Реакция горения фосфора является одним из главных источников тепла при этом способе. При сгорании 1 % фосфора температура конвертора поднимается на 150 °C. Сера выделяется в шлак в виде нерастворимого в расплавленной стали сульфида кальция CaS, который образуется в результате взаимодействия растворимого FeS с CaO по реакции:

FeS + CaO = FeO + CaS

Все последние процессы происходят так же, как и при бессемеровском способе. Недостатки Томасовского способа такие же, как и бессемеровского. Томасовская сталь также малоуглеродная и используется как техническое железо для производства проволоки, кровельного железа и т. п. В СССР Томасовский способ применяли для переработки фосфористого чугуна с керченского бурого железняка. Получаемый при этом шлак содержит до 20 % P₂O₅. Его размалывают и применяют как фосфорное удобрение на кислых почвах.

Степень измельчения/помол

От данного свойства зависит, через какое время затвердеет цемент, и какая прочность будет у этого затвердевшего материала. Лучше выбирать мелкий помол, поскольку именно у такого материала быстро происходит реакция взаимодействия между цементом и водой, увеличивается прочность. Но наиболее мелкая степень измельчения имеет противоположный результат – у цемента увеличивается потребность в воде, происходят осадочные деформации. Все это влечет за собой понижение прочности цемента. Чтобы не прогадать, строители рекомендуют, чтобы в составе цемента были как крупные частицы – 80 мкм, так и мелкие – порядка 40 мкм. Чтобы сэкономить, можно в обычный крупного помола цемент добавить сверхтонкий. Достаточно, чтобы последний составлял 15-25%.

Трудности при культивировании ледебурии и методы борьбы с ними

1. Множественные сухие листики образуются при нехватке места в горшке, когда давно ледебурия не пересаживалась и у нее сильно разрослись луковички-детки. При этом потребуется разделить материнское растение и рассадить деленки по отдельным емкостям, при этом засохшая листва удаляется.
2. Высыхание кончиков листовых пластин говорит о нехватке в подкормках фосфора или калия. Чтобы ликвидировать эту проблему, необходимо провести полив водой, в которой растворено немного марганцовки, чтобы средство было нежно-розового колера. По прошествии пары дней, вносится разведенный в воде суперфосфат, из расчета на 1 л 3–4 грамма препарата. Если потребуется, то процедуру повторяют. Затем необходимо регулярно проводить подкормки ледебурии.
3. Растение начало некрасиво вытягиваться, окрас листвы приобретает однотонный оттенок, а цветение не наступает в случае, когда уровень освещения очень низкий. Нужно горшок с растением переставить в более освещенное место или проводить досветку.
4. Если на листовых пластинах образовывались бурые пятна, которые быстро становятся сухими, то это свидетельство солнечного ожога.
5. При чрезмерном заливе грунта у ледебурии листья становятся вялыми, да и она сама теряет свой тургор, рост приостанавливается, и луковица начинает загнивать.
6. Листва у растения отваливается, при недостаточном увлажнении почвы.

Способы размножения

Выращивание из семян

Комнатную ледебурия при желании можно вырастить из семян. Их высевают в смесь песка и торфа в начале весны. При этом семена просто распределяют по поверхности субстрата, не засыпая сверху и не заглубляя. Сверху емкость следует укрыть прозрачной пленкой либо стеклом. При посеве свежего семенного материала первые сеянцы должны появиться спустя 2–3 недели. Помните, что семена довольно быстро утрачивают всхожесть, поэтому если они старые, то их лучше не сеять.

Всходы отличаются медленным ростом, поэтому их пикировку по отдельным маленьким горшкам проводят только через 4–8 недель.

Размножение дочерними луковичками

Родительский куст во время активного роста формирует большое количество дочерних луковичек. Во время пересадки можно провести отделение луковичек от материнского растения, после чего их высаживают в отдельные небольшие горшки. Луковички следует заглублять в субстрат только на ½ часть. В случае успешного укоренения луковиц, через 15–20 дней на них должны показаться молодые листовые пластины.

Фазы в системе «железо-углерод»

В системе железо – углерод существуют следующие фазы: жидкая фаза, феррит, аустенит, цементит, графит.

Жидкая фаза

Жидкая фаза. В жидком состоянии железо хорошо растворяет углерод в любых пропорциях с образованием однородной жидкой фазы.

Феррит

Феррит (Ф, α)- твердый раствор внедрения углерода в α-железе (от латинского слова ferrum – железо). Различают низкотемпературный феррит с предельной растворимостью углерода 0,02 % при температуре 727° С (точка P) и высокотемпературный δ-феррит (в интервале температур 1392…1539° С) с предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499° С (точка J).

Свойства феррита близки к свойствам железа. Он мягок (твердость – 80 — 130 НВ, временное сопротивление – σв=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение — δ=50 %), магнитен до 768° С.

Под микроскопом феррит выглядит как светлые полиэдрические зерна. В сталях может существовать в виде сетки (разной толщины, в зависимости от содержания углерода), зерен (малоуглеродистые стали), пластин или игл (видманштетт).

Аустенит в сталях

Аустенит (А, γ) – твердый раствор внедрения углерода в γ–железо (по имени английского ученого Р. Аустена). Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки. Предельная растворимость углерода в γ -железе 2,14 % при температуре 1147° С (точка Е). Аустенит имеет твердость 180 НВ, пластичен (относительное удлинение – δ=40…50 %), парамагнитен. При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования. Под микроскопом выглядит как светлые полиэдрические зерна с двойниками.

Цементит – формы существования

В железоуглеродистых сплавах присутствуют фазы: цементит первичный, цементит вторичный, цементит третичный. Химические и физические свойства этих фаз одинаковы. Влияние на механические свойства сплавов оказывает различие в размерах, количестве и расположении этих выделений. Цементит первичный выделяется из жидкой фазы в виде крупных пластинчатых кристаллов. Цементит вторичный выделяется из аустенита и располагается в виде сетки вокруг зерен аустенита (при охлаждении – вокруг зерен перлита). Цементит третичный выделяется из феррита и в виде мелких включений располагается у границ ферритных зерен.

Поскольку углерод в сплавах с железом встречается в виде цементита и графита, существуют две диаграммы состояния, описывающие условия равновесия фаз в системах железо — цементит и железо — графит. Первая диаграмма (Fе — Fе3С) называется цементитной (метастабильная), вторая (Fе — С) — графитной (стабильная). Оба варианта диаграммы приводятся вместе в одной системе координат: температура — содержание углерода. Диаграмма состояния системы железо — углерод построена по результатам многочисленных исследований, проведенных учеными ряда стран. Особое место среди них занимают работы Д.К. Чернова

Он открыл существование критических точек в стали, определил их зависимость от содержания углерода, заложил основы для построения диаграммы состояния железоуглеродистых сплавов в ее нижней, наиболее важной части

Буквенное обозначение узловых точек в диаграмме является общепринятым как в России, так и за рубежом.

Диаграмма состояния железо-углерод

Имеющиеся во всех областях диаграммы фазы видны на рисунке. Значение всех линий указано в таблице.

Ликвидус по всей диаграмме проходит по линиям АВ, ВС, СD; солидус — по линиям АН, НJ, JЕ, ЕСF. Сплавы железа с углеродом обычно делят на стали и чугуны. Условной границей для такого деления является 2,14 % С (точка E). Сплавы, содержащие углерода менее 2,14 %, относятся к сталям, более 2,14 % — к чугунам.

Температуры, при которых происходят фазовые и структурные превращения в сплавах системы железо – цементит, т.е. критические точки, имеют условные обозначения. Обозначаются буквой А. В зависимости от того, при нагреве или при охлаждении определяется критическая точка, к букве А добавляется индекс с (от слова chauffage – нагрев) при нагреве и индекс r (от слова refroidissement – охлаждение) при охлаждении с оставлением цифры, характеризующей данное превращение.

Таким образом, например, нагрев доэвтектоидной стали выше соответствующей точки на линии GS обозначается как нагрев выше точки АС3. При охлаждении же этой стали первое превращение должно быть обозначено как Аr3, второе (на линии РSК) — как Аr1.

Структура и свойства

Итак, определить, что представляет собой ледебурит достаточно просто. Главной фазой, которая обеспечивает его образование, считается цементит. На поверхности этой составляющей, за рождение которой отвечает эвтектическая жидкость, появляется пластина дендрита аустенита. Следом происходит мгновенное парное разрастание кристаллических элементов из фаз. С учётом температурных режимов, ледебуритный состав, как правило, имеет различные компоненты. К примеру, температура 1145 – 726 свидетельствует о присутствии цементита и аустенита в ледебуритной основе. Понижение теплового показателя обеспечивает появление таких объектов, как феррит и цементит. Преимущество ледебурита состоит в том, что он отличается повышенной хрупкостью и твердостью.

Сертификаты качества и соответствия на стальную продукцию

Подавляющая часть стальной продукции подлежит обязательной сертификации.Основным видом металлопродукции, изготовленной из стали является металлопрокат. Требования по качественным и размерным характеристикам относятся и к поковкам, отливкам, метизам (например, проволока, лента) и проч. Сертификат качества оформляется предприятием-изготовителем и удостоверяет соответствие продукции действующим нормативам (стандартами). Основные нормируемые характеристики: — сортамент, то есть геометрия проката (размеры, длина, допустимая кривизна и т. п.); — химический состав стали; — технические условия (механические свойства, отделка поверхности, для отдельных видов — структура стали и некоторые другие параметры). Сертификаты соответствия (в основном) удостоверяют, что тот или иной вид проката, выпускаемого предприятием, отвечает требованиям, не имеющим прямого отношения к прокату как таковому: санитарно-гигиеническим, строительным, особым требованиям, предъявляемым к прокату для нужд атомной, авиационной, судостроительной и некоторых других специальных отраслей промышленности. Выдаются такие Сертификаты специально уполномоченными организациями — в зависимости от назначения проката.

Редакционная статья по материалам wikipedia.org

Компоненты сплавов

Технические характеристики железоуглеродистых сплавов зависят от типа и количества легирующих добавок:

1. Углерод. В составе присутствуют в виде цементита, графита, карбида железа. Этот компонент вводят специально, чтобы придать материалу твердость, прочность, изменить технические характеристики в лучшую сторону.
2. Марганец, кремний. Полезные примеси, которые специально вводятся в сплав (определенная их часть попадает из руды). Они уменьшают хрупкость, твердость сплавов, повышая его прочность, износоустойчивость.
3. Фосфор, сера. Вредные примеси для железоуглеродистых сплавов. Их количество производители стараются снизить. При большом содержании этих примесей увеличивается хрупкость, твердость, ухудшаются литейные свойства, появляется усадка при охлаждении расплавленного металла.

Уход за ледебурией в домашних условиях

Цветение

Как правило, комнатная ледебурия начинает цвести в середине апреля. Из середок множества небольших листовых розеток вырастают мощные длинные цветоносы, на верхушках которых формируются соцветия, имеющие форму кисти. Каждое соцветие включает в свой состав большое количество маленьких колокольчатых цветочков, которые в зависимости от сорта могут быть розовато-пурпурными, бледно-зелеными или фиолетовыми.

Температура

В период вегетации ледебурия лучше всего себя чувствует при температуре воздуха от 18 до 20 градусов. При этом на протяжении периода покоя температура воздуха должна быть в пределах 14 градусов.

Следите за тем, чтобы в комнате не было слишком холодно, так как это может стать причиной появления гнили на луковице и гибели всего растения. Риск загнивания луковицы увеличивается при чрезмерно обильном поливе.

Влажность воздуха

Ледебурия отлично растет при умеренной влажности воздуха в комнате. Однако ей не навредит и сухой воздух в помещении. Растение прекрасно реагирует на увлажнение листьев из пульверизатора, для этого используют чистую воду, температура которой близка к комнатной. Увлажняют куст 1 раз в 7 дней.

Освещенность

Для того чтобы окрас листвы был насыщенным, а цветение пышным и систематическим, растение должно получать большое количество яркого и рассеянного света. Не забывайте защищать его от прямых лучей солнца. Для этого цветка лучше всего подходит подоконник восточной, южной либо западной ориентации.

Полив ледебурии

Особое внимание следует обратить на полив ледебурии. В теплое время года почвосмесь в горшке следует увлажнять умеренно (примерно 1 раз в 5–7 дней), при этом между поливами она должна успевать просыхать. В зимнее время поливать растение следует более редко (1 раз в 15–20 дней)

В зимнее время поливать растение следует более редко (1 раз в 15–20 дней).

Помните, что поливать цветок чрезмерно обильно либо часто нельзя ни зимой, ни летом, так как это может стать причиной появления гнили на луковицах.

Выбор горшка

Для домашней ледебурии лучше всего подходит крупный широкий горшок, на дне которого имеются отверстия для дренажа. Они помогут избежать застоя жидкости в почвосмеси.

Субстрат

Этот цветок отлично себя чувствует в покупной почвосмеси для луковичных. При желании приготовить субстрат можно и своими руками, для этого нужно соединить перлит (речной песок), перегной (листовую почву либо торф) и садовую почву. Все компоненты берут в равных долях. Помните, что субстрат должен быть рыхлым и хорошо дренированным.

Удобрение

Часто подкармливать ледебурию, растущую в комнатных условиях, не надо. Подкормки проводят только на протяжении вегетационного периода с частотой 1 раз в 4 недели. Для этого подойдет любое жидкое минеральное комплексное удобрение для цветущих растений, причем использовать нужно ½ дозировки, указанной на упаковке.

Пересадка ледебурии

Пересаживают цветок только в том случае, когда это действительно необходимо. Например, при чрезмерном ухудшении качества почвосмеси либо если система корней перестала помещаться в горшок. Как правило, растение пересаживают 1 раз в три года, при этом взрослые кусты подвергают данной процедуре еще реже.

Обратите внимание на то, что во время высадки луковички в новую емкость, ее запрещено заглублять в субстрат полностью. Это может привести к появлению на ней гнили, в результате чего ледебурия может погибнуть. Ледебурия, пересадка и уход

Ледебурия, пересадка и уход

Смотрите это видео на YouTube

Структура и состав

Если рассматривать чугун как структурный материал, то он представляет собой металлическую полость с графитными включениями. Структура чугуна это в основном перлит, ледебурит и пластичный графит. При этом у каждого вида чугуна эти элементы преобладают в разных пропорциях или отсутствуют совсем.

По структуре чугуны бывают:

• перлитные,
• ферритные и
• ферритно-перлитный.

Графит присутствует в этом материале в одной из форм:

• Шаровидная. Графит приобретает такую форму при добавлении присадки магния. Шаровидная форма графита характерна для высокопрочных чугунов.
• Пластичная. Графит похож на форму лепестков. В такой виде графит присутствует в обычном чугуне. Этот чугун обладает повышенными свойствами пластичности.
• Хлопьевидный. Графит приобретает такую форму в результате отжига белого чугуна. Графит в хлопьевидном виде находится у ковкого чугуна.
• Вермикулярный. Графит названной форма находится у серого чугуна. Она была разработана специально для улучшения пластичных и прочих свойств.