Критические точки диаграммы «Железо – цементит»

В системе «Fe – Fe₃C» происходят четыре изотермических превращения:

при t = 1499 °С, линия HIB – перитектическое превращение:

Ж_В + Ф_Н → А_I;

при t = 1250 °С, линия RD – перитектическое превращение:

Ж_R + Г → Ц;

при t = 1147 °С, линия ECF – эвтектическое превращение:

Ж_С → А_Е + Ц;

при t = 727 °С, линия PSK – эвтектоидное превращение:

А_S → Ф_Р + Ц → П.

Структурными составляющими данной системы являются: графит (Г), феррит (Ф), аустенит (А), цементит (Ц), перлит (П), ледебурит (Л).

Графит – одна из полиморфных модификаций углерода. Свойства графита рассмотрены выше.

Феррит –твердый растворвнедрения углерода в Fe_α, – мягкая, пластичная фаза (σ_В = 300 МПа, δ = 40 %, ψ = 70 %, 650–1000 HB). Различают низкотемпературный и высокотемпературный феррит. Предельная концентрация углерода в низкотемпературном феррите 0,02 % (точка P), в высокотемпературном – 0,1 % (точка H). Феррит магнитен до 768 ºС (линия МО).

Аустенит–твердый растворвнедрения углерода в Fe_γ, –более твердыйи пластичный (δ = 40–50 %, 2000–2500 НВ), не магнитен. Предельная концентрация углерода достигает 2,14 % (точка Е).

Цементит –химическое соединение Fe₃C, –имеет сложную кристаллическую решетку. Температура плавления цементита точно не установлена и колеблется от 1250 до 1700 °С (по данным различных источников). Полиморфных превращений не испытывает, но при низких температурах слабо ферромагнитен. Цементит имеет высокую твердость (8000 НВ), но практически нулевую пластичность.

Перлит–эвтектоидная смесь феррита и цементита, – чаще всего имеет пластичное строение, при котором кристаллы цементита перемежаются с кристаллами феррита,и является прочной структурной составляющей (σ_В = 800–900 МПа, δ = 16 %, 1800 HB).

Ледебурит–эвтектическая смесь аустенита и цементита в интервале температур 1147–727°С, а ниже линии SK (727 °С) – смесь перлита и цементита. Ледебурит имеет высокую твердость > 6000 HB, но хрупок.

Железоуглеродистые сплавы подразделяют на техническое железо, стали и чугуны.

Техническое железо – сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % С.

Стали – сплавы железа с углеродом, содержащие от 0,02 до 2,14 % С.

Чугуны– сплавы железа с углеродом, содержащие свыше 2,14 % С.

Стали подразделяются на доэвтектоидные (содержание углерода от 0,02 до 0,8 %, структура Ф+П), эвтектоидные (содержание углерода 0,8 %, структура П), заэвтектоидные (содержание углерода от 0,8 до 2,14 %, структура П+Ц_II). Чугуны подразделяются на доэвтектические (содержание углерода от 2,14 до 4,3 %, структура П+Л+Ц_II), эвтектические (содержание углерода 4,3 %, структура Л), заэвтектические (содержание углерода от 4,3 до 6,67 %, структура Л+Ц_I).