Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 0

Диаграмма состояния сплавов железо-углерод

Строение стали

Внимательно всмотревшись в излом металла, ясно можно увидеть, что он представляет собой нагромождение (совокупность) отдельных кристаллов (зерен), крепко сцепленных между собой. Мельчайшей частицей металла, как и всякого другого вещества, является атом. В элементарных ячейках, из которых состоят кристаллы железа, атомы расположены в определенном порядке. Это расположение изменяется в зависимости от температуры нагрева. При любой температуре ниже 910° атомы в ячейках кристаллов располагаются в виде куба, образуя так называемую кристаллическую решетку альфа-железа. В этом кубе восемь атомов расположены в углах решетки и один в центре.

При нагреве свыше 910° происходит перегруппировка атомов и кристаллическая решетка представляет собою форму куба с четырнадцатью атомами; условно ее называют решеткой гамма-железа. При температуре 1390° решетка гамма-железа перестраивается в решетку с девятью атомами, носящую название дельта-железо. Эта решетка отличается от решетки альфа-железа несколько большим расстоянием между центрами атомов и сохраняется до момента расплавления железа, т. е. до 1535° (Рис. 1).

Перестройка кристаллической решетки при медленном охлаждении происходит в обратном порядке: дельта-железо при 1390° превращается в гамма-железо, а гамма-железо при 898° превращается в альфа-железо.

Рис. 1. Строение    кристаллической    решетки:    а — альфа и дельта железа; б — гамма железа.

Диаграммы растворимости

При отсутствии в системе твердых фаз диаграмма состояния состоит из области существования одной жидкой фазы (так называемой области гомогенности) и области сосуществования двух насыщенных жидких растворов разного состава, образующих несмешивающиеся друг с другом слои (рис. 7). Кривая, разделяющая эти области, называется бинодалью. Так, при температуре Т1 в равновесии находятся раствор компонента В в А (его состав отвечает точке С) и раствор А в В (его состав отвечает точке D). Если однородный раствор 1 охладить до температуры Т1, он распадется на две жидкие фазы.

Рис. 7 Диаграмма растворимости двойной системы, компоненты которой А и В ограниченно растворимы друг в друге; 1 — область существования однородного раствора, 2 — область сосуществования двух насыщенных растворов; ECKDF — бинодаль, CD — нода, К — верхняя критическая точка растворимости.

Обычно при повышении температуры взаимная растворимость жидкостей увеличивается, поэтому по своим свойствам оба насыщенных раствора, составы которых изменяются по отрезкам бинодали ЕК и KF, сближаются. Наконец, при температуре Tк различие между ними исчезает; эта температура называется критической температурой растворимости (смешения), выше нее может существовать лишь одна жидкая фаза. Большинство систем с расслоением растворов характеризуются только одной критической температурой растворимости, чаще всего верхней, т.е. на диаграмме состояния имеют незамкнутую снизу бинодаль. Если в таких системах не образуются химические соединения, область сосуществования двух жидких фаз ограничена снизу кривой кристаллизации одного из компонентов при температуре превращения жидкая фаза 1 → жидкая фаза 2 + твердая фаза. Такое трехфазное равновесие называется монотектическим; оно по своей термодинамической природе аналогично эвтектическому или эвтектоидному. При синтектическом трехфазном равновесии две жидкие фазы взаимодействуют с образованием твердого соединения Такое равновесие аналогично перитектическому. В некоторых системах бинодаль имеет форму замкнутой кривой (овал), т.е. система имеет две температуры смешения — верхнюю и нижнюю.

Состояния активности в диаграмме состояний

В состояниях, которые мы описывали до сих пор, объект молчит и ожидает следующего события, прежде чем что-нибудь сделать. Однако возможны состояния, в которых объект проявляет некоторую активность.

Состояние Searching (Поиск) на рис. 10.3 является таким состоянием активности (activity state): ведущаяся активность обозначается символом do/; отсюда термин do-activity (проявлять активность). После того как поиск завершен, выполняются переходы без активности, например показ нового оборудования (Display New Hardware). Если в процессе активности происходит событие отмены (cancel), то do-активность просто прерывается и мы возвращаемся в состояние Update Hardware Window (Обновление окна оборудования).

И do-активности, и обычные активности представляют проявление некоторого поведения. Решающее различие между ними заключается в том, что обычные активности происходят «мгновенно» и не могут быть прерваны обычными событиями, тогда как do-активности могут выполняться в течение некоторого ограниченного времени и могут прерываться, как показано на рис. 10.3. Мгновенность для разных систем трактуется по-разному; для систем реального времени это может занимать несколько машинных инструкций, а для настольного программного обеспечения может составить несколько секунд.

В UML 1 обычные активности обозначались термином action (действие), а термин activity (активность) применялся только для do-активностей.

Параллельные состояния

Состояния могут быть разбиты на несколько параллельных состояний, запускаемых одновременно. На рис. 10.5 показан простой будильник, который может включать либо CD, либо радио и показывать либо текущее время, либо время сигнала.

Опции CD/радио и текущее время/время сигнала являются параллельными. Если бы вы захотели представить это с помощью диаграммы непараллельных состояний, то получилась бы беспорядочная диаграмма при необходимости добавить состояния. Разделение двух областей поведения на две диаграммы состояний делает ее значительно яснее.

Рис. 10.5 включает также состояние предыстории (history pseudostate). Это означает, что когда включены часы, опция радио/CD переходит в состояние, в котором находились часы, когда они были выключены. Стрелка, выходящая из предыстории, показывает, какое состояние существовало изначально, когда отсутствовала предыстория.

Однокомпонентные системы

Однокомпонентной системой является любое простое вещество или химическое соединение, обладающее строго определенным составом в газообразном, жидком и твердом состояниях. Диаграмму состояния обычно строят на плоскости в координатах T-p (рис. 1). Фазовые поля (области существования) пара V, жидкости L и твердой фазы S дивариантны, т.е. допускают одновременное изменение двух параметров состояния — Т и р.

Рис. 1. Диаграмма состояния однокомпонентной системы. S, L и V — соответственно области существования твердой, жидкой и паровой фаз; 1, 2 и 3 — кривые кипения (испарения), плавления и возгонки (сублимации) соответственно, К — критическая точка; А — тройная точка.

Двухфазное равновесие между жидкостью и паром изображается кривой кипения (или испарения) 1, между жидкостью и кристаллами — кривой плавления 2, между кристаллами и паром — кривой возгонки (или сублимации) 3. Все двухфазные равновесия моновариантны, т.е. не нарушаются при произвольном изменении только одного из параметров, Т или р; при этом значение другого определяется из диаграммы состояния. Кривая кипения 1 характеризует зависимость давления насыщенного пара вещества от температуры или зависимость температуры кипения вещества от внешнего давления. Со стороны повышенных T и р эта кривая заканчивается в критической точке К, где исчезает различие в свойствах между жидкостью и ее паром (подробнее см. ст. Критическое состояние). Жидкость может находиться в переохлажденном состоянии (пунктирная линия на рис. 1). Аналогично кривая плавления характеризует зависимость температуры плавления от внешнего давления, кривая возгонки — температурную зависимость давления насыщенного пара над твердым веществом. На рис. 1 ход кривой плавления соответствует повышению температуры плавления с ростом давления, однако возможно и понижение температуры плавления с давлением (см. Клапейрона — Клаузиуса уравнение). Все три кривые моновариантных фазовых равновесий сходятся в тройной точке А, отвечающей параметрам состояния, при которых находятся в нонвариантном равновесии три фазы. Диаграмма состояния усложняется, если вещество в твердом состоянии может существовать в различных кристаллических модификациях. Каждой модификации отвечает свое фазовое поле. Линии моновариантных равновесий, разграничивающие эти поля, называют кривыми превращений.

Превращения, происходящие в стали при быстром охлаждении

Как указывалось выше, при быстром охлаждении не успевает произойти превращение аустенита в перлит с выделением избыточного феррита или цементита, а в зависимости от скорости охлаждения аустенит превращается в новые структуры — мартенсит, троостит или сорбит. Сталь с этими структурами отличается от сталей со структурами перлита и феррита повышенной твердостью, прочностью и уменьшенной пластичностью. Если углеродистую сталь, нагретую выше критических температур, охладить очень быстро, то аустенит превратится в мартенсит и это превращение начнется лишь при температуре около 200°. При несколько меньшей скорости охлаждения образуется структура троостит, а при еще меньшей — сорбит.

В производственных условиях при охлаждении углеродистой инструментальной стали в воде образуется мартенсит, при охлаждении в масле — троостит и при охлаждении в струе воздуха -сорбит. На рис. 6 показаны микроструктуры закаленной стали.

Рис. 6. Микроструктура закаленной стали:

а — игольчатый мартенсит;

б — сорбит.

В легированных сталях, благодаря присутствию специальных элементов, для образования мартенсита не требуется столь большой скорости охлаждения, как для углеродистых сталей,   и   мартенсит   образуется   при охлаждении в масле, а для быстрорежущих сталей — и при охлаждении на воздухе.

Троостит и сорбит можно получить не только в результате ускоренного охлаждения, нои путем нагрева закаленной стали, имеющей структуру мартенсита, до температуры ниже Aс1, т. е. путем отпуска стали. В этом случае троостит получается при нагреве стали до 400°, а сорбит—при нагреве до 650°. При нагреве до промежуточных температур получаются смешанные структуры: при нагреве от 250—400° — мартенсит и троостит и при нагреве от 400—650° — троостит и сорбит. В производственных условиях троостит и сорбит получают путем отпуска закаленной стали.  

Как научиться

Здесь мы попытались предоставить как можно более простой способ изучения диаграммы состояний языка UML.

Как и многие другие языки он использует для описания набор знаков. Смысл этих знаков вы найдете в таблице в разделе «Замечания (описание)». Каждый знак имеет свое наименование (термин) и написание. Также каждый термин снабжен кратким пояснением, чтобы быстро уяснить его основную суть.

Далее мы бы рекомендовали перейти в раздел «Примеры» диаграмм состояний, чтобы попробовать свои силы в чтении разных диаграмм. Затем стоит изучить раздел «Применение», так как, хотя и количество типов диаграмм в UML невелико, максимум преимуществ от их использования вы сможете получить только если будете применять соответствующие диаграммы по назначению.

Диаграмма равновесия жидкость-пар

При р = const каждому составу жидкой смеси отвечает определенная температура равновесия с паром и определенный состав пара, отличающийся, как правило, от состава жидкой смеси. На диаграмме состояния (рис. 8, а) кривые кипения и конденсации изображают зависимости температур начала кипения и конденсации от состава и отделяют поля жидкости L и пара V от поля (L + V) гетерогенных состояний жидкость-пар. На кривой кипения может быть экстремум: максимум (рис. 8, б) или минимум (рис. 8, в); в этих точках кривая кипения касается кривой конденсации, т.е. составы равновесных жидкости и пара совпадают. Жидкие смеси такого состава полностью выкипают, подобно чистым жидкостям, при постоянной температуре без изменения состава (см. Азеотропные смеси). Диаграммы состояния, описывающие равновесия двухкомпонентных твердых растворов с жидкими растворами и жидких растворов с паром, подобны.

Рис. 8. Диаграммы состояния, двойной системы, описывающие равновесие жидкость — пар. L и V — области существования жидкости и пара соответственно. (L + V) — область сосуществования жидкой и паровой фаз; а — система без азеотропной точки; б и в — два типа азеотропных смесей.

Диаграмма состояния

Железо образует с углеродом химическое соединение Fe3C цементит. Так как на практике применяют металлические сплавы на основе железа с содержанием углерода до 5 %, практически интересна часть диаграммы состояния от чистого железа до цементита. Поскольку цементит — метастабильная фаза, то и соответствующая диаграмма называется метастабильной (сплошные линии на рисунке).

Для серых чугунов и графитизированных сталей рассматривают стабильную часть диаграммы железо—графит (Fe—Гр), поскольку именно графит является в этом случае стабильной фазой. Цементит выделяется из расплава намного быстрее графита и во многих сталях и белых чугунах может существовать достаточно долго, несмотря на метастабильность. В серых чугунах графит существует обязательно.

На рисунке тонкими пунктирными линиями показаны линии стабильного равновесия (то есть с участием графита), там где они отличаются от линий метастабильного равновесия (с участием цементита), а соответствующие точки обозначены штрихом. Обозначения фаз и точек на этой диаграмме приведены согласно неофициальному международному соглашению.

Внутренние активности в диаграмме состояний

Состояния могут реагировать на события без совершения перехода, используя внутренние активности (internal activities), и в этом случае событие, защита и активность размещаются внутри прямоугольника состояния.

На рис. 10.2 представлено состояние с внутренними активностями символов и событиями системы помощи, которые вы можете наблюдать в текстовых полях редактора UI. Внутренняя активность подобна самопереходу (self-transition) – переходу, который возвращает в то же самое состояние. Синтаксис внутренних активностей построен по той же логической схеме события, защиты и процедуры.

На рис. 10.2 показаны также специальные активности: входная и выходная активности. Входная активность выполняется всякий раз, когда вы входите в состояние; выходная активность – всякий раз, когда вы покидаете состояние. Однако внутренние активности не инициируют входную и выходную активности; в этом состоит различие между внутренними активностями и самопереходами.

Превращения, происходящие в стали при нагревании

По диаграмме на рис. 3 можно проследить за изменениями структуры трех разных марок стали при нагревании:

  1. Сталь с содержанием углерода 0,83%. Структура стали представляет собой перлит. При температуре 723° в точке Aс1 перлит переходит в аустенит.
  2. Сталь с содержанием углерода 0,4%. Структура стали представляет собой перлит и феррит. При температуре 723° в точке К1перлит переходит в аустенит, и по мере повышения температуры происходит растворение свободного феррита в аустените. При пересечении линии GS в точке К2 закончится растворение феррита и структура будет полностью состоять из аустенита. Для этой стали точка К1на диаграмме будет нижней критической точкой Ас1,а К2— верхней критической точкой Ас1,.
  3. Сталь с содержанием углерода 1,2%. Структура стали представляет собой перлит и цементит. При температуре 723° в точке Pi перлит переходит в аустенит, и при дальнейшем повышении температуры происходит постепенное растворение цементита в аустените. При пересечении линии SEв точке Р2 это растворение закончится. Для этой стали точка Р1 явится нижней критической точкой Ас1, а точка Ρ2 — верхней критической точкой, которая для заэвтектоидных сталей обозначается Асm.

Линия на диаграмме, обозначенная буквами GS, соответствует окончанию растворения феррита в аустените в доэвтектоидных сталях, а линия SE соответствует окончанию растворения цементита в аустените в заэвтектоидных сталях.

Следует указать, что заэвтектоидные стали при операциях термической обработки не нагревают выше линии Аcт(такая высокая температура нагрева приведет к перегреву и ухудшению свойств стали), а ограничиваются нагревом выше первой критической точки ACl, что полностью обеспечивает получение необходимых свойств.

Замечания (описание)

Здесь представлен основной набор символов диаграммы состояний , необходимый для того, чтобы суметь прочитать диаграмму. После ознакомления с другими разделами («Пример», «Применение») вы сможете составлять диаграммы состояний самостоятельно!

 Термин Изображение  Описание
 Начальное псевдосостояние (initial pseudostate)   Начальное состояние системы
 Переход   Переход (transition) означает перемещение из одного состояния в другое.
 Состояние   Обозначает выполняемые системой действия (могут включать возможные варианты), приводящие к наблюдаемым актёрами результатам.
 Состояние
активности (activity state)
  Сложный шаг в прецеденте можно представить другим прецедентом.
В терминах языка UML мы говорим, что первый прецедент включает (includes) второй.
 Конечное состояние   Позволяет обозначить границы систем или подсистем.
Внутренние активности (internal activities)

Случай когда состояния могут реагировать на события без совершения перехода, и в этом случае событие, защита и активность размещаются внутри прямоугольника состояния.

Входная активность

Входная активность выполняется всякий раз, когда вы входите в состояние

Выходная активность

Выходная активность – выполняется всякий раз, когда вы покидаете состояние.

Суперсостояние Часто бывает, что несколько состояний имеют общие переходы и внутренние активности. В таких случаях можно их превратить в подсостояния (substates), а общее поведение перенести в суперсостояние (superstate).
Параллельные состояния Состояния могут быть разбиты на несколько параллельных состояний, запускаемых одновременно.

Превращения, происходящие в стали при медленном охлаждении

В сталях, нагретых до аустенитного состояния, при весьма медленном охлаждении произойдут обратные превращения, а именно:

а) в стали с содержанием углерода 0,83% аустенит превратится в перлит;

б) в стали с содержанием углерода 0,4% сначала из аустенита начнет выделяться феррит, а затем в районе температуры 700° оставшийся аустенит превратится в перлит и

в) в стали с содержанием углерода 1,2% сначала из аустенита выделится цементит, а затем в районе температуры 700° оставшийся аустенит превратится в перлит.

Даже при весьма медленном охлаждении температура распада аустенита не совпадает с теми температурами, при которых аустенит образовался при нагревании. Чем скорость охлаждения больше, тем больше становится гистерезис, т. е. разница между критическими температурами (точками) при нагревании и охлаждении.

Кривое охлаждение — сплав

Кривые охлаждения сплавов, дающих твердые растворы, существенно отличаются от кривых охлаждения сплавов, образующих эвтектику, сходных со сплавом свинец-сурьма. Здесь концу затвердевания сплава соответствует не горизонтальный участок.

Кривые охлаждения сплавов этого типа представлены на рис. IX. Во время кристаллизации из-за выделения теплоты кристаллизации ( участок се) скорость охлаждения уменьшается, однако, постоянство температуры для сплавов этого типа отсутствует, так как при кристаллизации непрерывно меняется состав расплава.

Кривые охлаждения сплавов, состав которых находится между точками d и е, не отличаются по виду и форме от кривых охлаждения сплавов двух веществ, неограниченно растворимых в жидком и нерастворимых в кристаллическом состоянии ( ср.

Диаграмма плавкости системы BI-РЬ.

Кривые охлаждения сплавов, расположенных левее точки d и правее точки е, аналогичны кривым охлаждения сплавов двух веществ, неограниченно растворимых и в жидком и в кристаллическом состоянии ( ср.

Кривые охлаждения сплавов свинец — сурьма.

Кривые охлаждения сплавов показывают, что за исключением одной из них ( рис. 43, в) все они имеют по две точки перегиба, соответствующие двум критическим температурам: верхняя — началу, а нижняя — концу затвердевания сплавов. Сплав, содержащий 13 % сурьмы и 87 % свинца, имеет ( рис. 43, в) одну точку перегиба на кривой охлаждения, так как сплав затвердевает при постоянной температуре.

Кривые охлаждения сплавов 2 и 4 указывают на наличие двух критических точек при затвердевании.

Кривые охлаждения.

Кривые охлаждения сплавов, представленные на рис. 92, бив, отличаются от кривых охлаждения металла. На протяжении всего времени кристаллизации сплава происходит медленное охлаждение его.

Кривые охлаждения сплавов, представленные на рис. IX.6, б в отличаются от кривых охлаждения металла. На протяжении всего времени кристаллизации сплава происходит медленное охлаждение его.

Кривые охлаждения сплавов, состав которых находится между точками d и е, не отличаются от кривых охлаждения сплавов двух веществ, неограниченно растворимых в жидком и нерастворимых в кристаллическом состоянии ( ср. Кривые охлаждения сплавов, расположенных левее точки d и правее точки е, аналогичны кривым охлаждения сплавов двух веществ, неограниченно растворимых и в жидком и в кристаллическом состоянии ( ср.

Используя полученные кривые охлаждения сплавов известного состава, а также кривые чистых металлов, проектируют на ось ординат температуры начала и окончания кристаллизации взятых образцов. Таким путем на диаграмме 1пл — состав получают ряд точек А, 2, 3, Е, 5, 6, В. Их соединяют плавными линиями АЕ и BE. Поскольку температуры окончания кристаллизации всех сплавов одинаковы, то проекции их лежат на одной прямой CD. Эта линия, отвечающая температурам полного отвердевания, называется линией солидуса.

Используя полученные кривые охлаждения сплавов известного состава, а также кривые чистых металлов, проектируют на ось ординат температуры начала и окончания кристаллизации взятых образцов. Таким путем на диаграмме tnx — состав получают ряд точек А, 2, 3, Е, 5, 6, В. Их соединяют плавными линиями АЕ и BE. Поскольку температуры окончания кристаллизации всех сплавов одинаковы, то проекции их лежат на одной прямой CD. Эта линия, отвечающая температурам полного отвердевания, называется линией солидуса.

Используя полученные кривые охлаждения сплавов известного состава, а также кривые чистых металлов, проектируют на ось ординат температуры начала и окончания кристаллизации взятых образцов. Таким путем на диаграмме / пл — состав получают ряд точек А, 2, 3, Е, 5, 6, В. Их соединяют плавными линиями АЕ и BE. Поскольку температуры окончания кристаллизации всех сплавов одинаковы, то проекции их лежат на одной прямой CD. Эта линия, отвечающая температурам полного отвердевания, называется линией солидуса.

Описание кнопок панели инструментов

Кнопка

Описание

Название

Выбор элемента модели Selection Tool
Ввод текста Text box
Комментарий Note
Связь комментария с элементом Anchor Note to Item
Состояние State
Вход Start State
Выход End State
Переход в состояние State Transition
Возвращение Transition ti Self

2. Пример

На рис. 13.2 и 13.3 приведены диаграммы состояний экземпляра класса «Студент». Эти диаграммы показывают состояния экземпляра в ходе взаимодействия объекта класса «Студент» с БД студентов. Первая диаграмма расписывает состояния объекта подробно, а вторая показывает только общее состояние взаимодействия с БД.

Рис 13.2 Диаграмма 1

Найдем численную оценку для каждой из диаграмм. Диаграмма 1 Так как на диаграмме состояний связи отсутствуют, проведем расчет по сокращенной формуле: Диаграмма 2Полученный результат объясняется наличием недостаточно детализи­рованного состояния на диаграмме

Диаграммы состояний (state diagrams)

Диаграммы состояний являются хорошо известным средством описа­ния поведения систем. Они определяют все возможные состояния, в кото­рых может находиться конкретный объект, а также процесс смены состояний объекта в результате влияния некоторых событий.

На рис. 13.1 показана диаграмма состояний UML, отражающая поведение отчета в системе управления проектами. На диаграмме изображены различные состояния, в которых может находиться отчет.

Рис 13.1 Диаграмма состояний UML, отражающая поведение отчета в системе управления проектами

Процесс начинается с начальной точки, затем следует самый первый переход в состояние «Проверка даты отчета». В поведении объекта в системе можно выделить действия, отображаемые переходами, и деятельности, отображаемые состояниями. Хотя и то и другое — это процессы, реализуемые, как правило, некоторым методом класса «Отчет», они трактуются различным образом. Действия связаны с переходами и рассматриваются, как мгновенные и непрерываемые. Деятельности связаны с состояниями и могут длиться достаточно долго. Деятельность может быть прервана в результате наступления некоторого события.

Переход может содержать метку. Синтаксически метка перехода состоит из трех частей, каждая из которых является необязательной: <Событие> /<Действие>. Если метка перехода не содержит никакого события, это означает, что переход происходит, как только завершается какая-либо деятельность, связанная с данным состоянием. Из состояния «Проверка даты отчета» возможны два перехода. Метка одного из них включает условие. Условие — это логическое условие, которое может принимать два значения: «истина» или «ложь». Условный переход выполняется только в том случае, если условие принимает значение «истина», в противном случае выполняется переход, не помеченный условием.

Из конкретного состояния в данный момент времени может быть осуществлен только один переход; таким образом, условия являются взаимно исключающими для любого события. Существует два особых состояния: вход и выход. Любое действие, связанное с событием входа, выполняется, когда объект входит в данное со­стояние. Событие выхода выполняется в том случае, когда объект выходит из данного состояния. Диаграммы состояний хорошо использовать для описания поведения некоторого объекта в нескольких различных вариантах использования. Они не слишком пригодны для описания поведения ряда взаимодействующих объектов.

Рекомендуется строить диаграммы состояний только для тех классов, поведение которых влияет на общее поведение системы, например для классов пользовательского интерфейса и управляющих объектов.

Критические точки превращения

На рис.2 показаны кривые охлаждения и нагревания чистого железа. Как видно из этих кривых, в процессе перестройки одной решетки в другую, а также при расплавлении и затвердевании железа происходят температурные остановки, являющиеся результатом выделения дополнительного количества тепла при охлаждении и поглощении дополнительного количества тепла при нагревании.

Рис. 2. Кривые охлаждения и нагрева чистого железа.

Температурные остановки, при которых происходят перестройки решеток, называются критическими температурами или критическими точками и обозначаются Аrпри охлаждении и Ас при нагревании. В точках Аr2и Ас2,не происходит перестройка атомной решетки, а изменяются магнитные свойства железа. При температуре выше 768° железо теряет способность притягиваться магнитом. При очень малой скорости нагревания и охлаждения критические точки А с3и Аr3не совпадают друг с другом на 12°. При увеличении скорости охлаждения несовпадение критических точек увеличивается, так как температура значительно снижается и железо переохлаждается. Это явление, носит название гистерезис.

При нагревании и охлаждении стали происходит также перестройка атомной решетки, но температуры критических точек не постоянны. Они зависят от содержания углерода и легирующих примесей в стали, а также от скорости нагревания и охлаждения.

На рис. 3 представлена диаграмма состояния углеродистой стали при медленном охлаждении и нагревании.

Рис.3. Диаграмма состояния углеродистых сталей.

Превращения, происходящие в стали при охлаждении в среде, имеющей температуру выше 200° (изотермическое превращение)

Если деталь, нагретую выше критической точки, поместить в среду, имеющую температуру от 700 до примерно 200°, и выдержать в ней до выравнивания температуры по всему сечению, то аустенит превратится в ту структуру, которая соответствует превращению при данной температуре.

О поведении стали при изотермической обработке, выборе температуры и времени выдержки судят по кривым изотермического превращения, построенным для разных марок стали.

 

Рис. 7.  Диаграмма изотермического превращения аустенита углеродистой стали.

На рис. 7 дан вид диаграммы изотермического превращения в стали. На горизонтальной оси отложено время начала и конца превращения, а на вертикальной— температура, при которой оно происходит. Линия А с соответствует переходу аустенита в перлит, а линия Мн — образованию мартенсита из аустенита. На кривой I начинаются, а на кривой II заканчиваются структурные превращения.

Если углеродистую инструментальную сталь, нагретую до 800°, поместить в масло, расплавленную соль или щелочь при температуре 250°, в ней образуется игольчатый троостит с высокой твердостью Rc=45—55. Если эту же сталь охладить в среде, имеющей температуру свыше 600°, в ней образуется перлит и такая сталь легко обрабатывается на станках. При охлаждении стали в среде с промежуточными температурами образуются структуры троостита и сорбита с соответствующей твердостью.

Изотермический отжиг нашел большое применение при термической обработке инструментальных сталей как процесс, резко уменьшающий время по сравнению с другими видами отжига.

Изотермическая закалка в инструментальном деле применяется редко из-за недостаточной для инструмента твердости, достигаемой при этом процессе.

Как применять технику креативности

Диаграммы состояний UML хороши для описания поведения одного объекта в нескольких прецедентах. Но они не очень подходят для описания поведения, характеризующегося взаимодействием множества объектов. Поэтому имеет смысл совместно с диаграммами состояний применять другие технологии. Например, диаграммы взаимодействия (глава 4) прекрасно описывают поведение нескольких объектов в одном прецеденте, а диаграммы деятельности UML хороши для показа основной последовательности действий нескольких объектов в нескольких прецедентах.

Не все считают диаграммы состояний естественными. Понаблюдайте, как специалисты работают с ними. Вполне возможно, что члены вашей команды не думают, что диаграммы состояний подходят для их стиля работы. Это не самая большая трудность; вы должны не забывать совместно использовать различные приемы работы.

Если вы применяете диаграммы состояний, то не старайтесь нарисовать их для каждого класса системы. Такой подход часто применяется в целях формально строгой полноты, но почти всегда это напрасная трата сил. Применяйте диаграммы состояний только для тех классов, которые проявляют интересное поведение, когда построение диаграммы состояний помогает понять, как все происходит.

Многие специалисты считают, что редактор UI и управляющие объекты имеют функциональные средства, полезные при отображении с помощью диаграммы состояний.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации