Структурные составляющие железо-углеродистых сплавов

На диаграмме Fe-Fe₃C есть сплавы, где превращения протекают не в интервале температур, а при одной, постоянной температуре. На кривой кристаллизации при этой температуре будет ступенька. Если жидкий сплав двух и более компонентов кристаллизуется при постоянной температуре, то образуется мханическая смесь, называемая эвтектикой. Эвтектика под микроскопом – это чередование мелких кристалликов двух фаз. На диаграмме Fe-Fe₃C эвтектика кристаллизуется в т.С (рис. 6.6).

Рис. 6.6 Диаграмма Fe-Fe₃C (а) и кривая охлаждения чугуна с 4,3% С (б)

Если при постоянной температуре происходит распад твердого раствора на две фазы, то получается эвтектоидная смесь – эвтектоид. На диаграмме Fe-Fe₃C эвтектоид образуется в т.S. Фазы, из которых состоит эвтектика или эвтектоид, можно определить по диаграмме, пользуясь правилом отрезков: концы эвтектической (или эвтектоидной) линии упираются в фазы, из которых она состоит. На диаграмме Fe-Fe₃C эвтектоид, образующийся в т.S, состоит из феррита (показывает т.Р.) и цементита (показывает т.К). Эвтектоидная смесь феррита и цементита называется перлитом (от слова перламутр). Количеству феррита в перлите соответствует отрезок SК (прилежащий к цементиту), а количеству цементита – отрезок РS. Можно определить, сколько % феррита в перлите:

Таким образом, основу перлита (матрицу составляет феррит, в котором находятся или пластинки (пластинчатый перлит) или округлые включения (зернистый перлит) цементита. Феррит мягкий и пластичный. Включения твердого и хрупкого цементита упрочняют феррит, при этом прочность, твердость и пластичность перлита зависят от размеров и формы цементитных включений (таблица 6.1).

Таблица 6.1

	, МПа	НВ, кгс/мм2	, %
Пластинчатый перлит	700-800	180-220	10-15
Зернистый перлит	550-650	150-170	15-20

В т.С на диаграмме Fe-Fe₃C образуется эвтектика, которая называется ледебуритом.

В момент образования ледебурит состоит из аустенита, содержащего 2,14% С (показывает т.Е) и цементита (показывает т.F). При охлаждении ниже 1147⁰С падает растворимость углерода в аустените от 2,14 до 0,8% С (по линии ES), при этом углерод из аустенита выделяется в виде цементита вторичного. Ниже t=1147⁰С ледебурит состоит из А+Ц_П+Ц₁. При t=727⁰С в аустените останется 0,8% С и ниже т.S он превратится в перлит. При t<727⁰ будет в сплаве превращенный ледебурит. Состоящий из (П+ Ц_П+Ц₁). Сколько процентов перлита в ледебурите (см. рис. 6.6,а)?

–(1-К)

– =59,63%

= 100%

Таким образом, в ледебурите больше цементита, чем перлита. Цементит и определяет свойства ледебурита, т.е. это очень твердая, хрупкая структура.