Диаграмма состояния железо – цементит

Диаграммы состояния строятся в координатах «концентрация – температура» и дают наглядное представление о фазовом составе сплавов; структурных превращениях, происходящих при нагреве и охлаждении; используются для выбора температуры при термической обработке и т. п. Для анализа превращений, происходящих в сталях и чугунах, важнейшее значение имеет диаграмма состояния железо – цементит (рис. 1.21).

Рис. 1.21. Диаграмма состояния железо – цементит

Линия АВСД называется линией ликвидуса (от англ. «жидкий»); она обозначает границу существования жидкой фазы; ниже ее начинается кристаллизация. Точка с минимальной температурой кристаллизации (плавления), соответствующая 4,3% С, называется эвтектикой (от лат. «легкоплавкий»), ей соответствует структура ледебурита. Аналогичная точка 0,81% С, где превращение происходит в твердом виде, называется эвтектоид, ей соответствует структура перлита.

АЕСFD – линия солидуса (от англ. «твердый»); на этой линии кристаллизация заканчивается, и ниже ее все фазы становятся твердыми.

Таблица 1.2

Механические свойства основных структурных составляющих
сталей и чугунов

Феррит (Ф) представляет собой твердый раствор углерода в α-железе. Это самая мягкая и пластичная структурная составляющая. Предельное содержание углерода в феррите при 727^оС около 0,02%, а при комнатной температуре – 0,01%.

Аустенит (А) представляет собой твердый раствор углерода в γ-железе. Это более твердая и прочная структурная составляющая. Существует при температуре выше 727°С. Предельное содержание углерода – 2,14%.

	а		б		в

Рис. 1.22. Структура доэвтектоидной (а), эвтектоидной (б)
и заэвтектоидной (в) стали после отжига

Цементит (Ц) представляет собой химическое соединение Fe₃C, содержащее 6,67% С, и является самой твердой и хрупкой структурной составляющей (табл. 1.2).

Перлит (П) представляет собой механическую смесь феррита и цементита, содержащую в среднем 0,81% С. Благодаря наличию цементита он более прочен и тверд, чем феррит и аустенит.

Ледебурит (Л) является механической смесью феррита и цементита, содержащей в среднем 4,3% С. Благодаря большей доле цементита он более тверд и хрупок, чем перлит.

Феррит, аустенит, цементит, перлит и ледебурит являются важнейшими структурными составляющими сталей и чугунов, наблюдаемыми при микроскопическом анализе (рис. 1.22).