Структура железоуглеродистых сплавов

По структурному признаку сплавы делятся следующим образом.

Техническое железо. Это сплавы с долей углерода менее 0,02 %, в их структуре отсутствует перлит. В структуре технического железа присутствуют феррит и третичный цементит, выделяющийся из феррита при охлаждении сплава ниже 727 °С.

Железоуглеродистые сплавы с долей углерода, не превышающей 2,14 %, называют сталями. В их структуре имеется перлит, но отсутствует ледебурит. Кристаллизация сталей завершается на линии AHIE диаграммы (см. рис.5.1). На линии HIB протекает перитектическая реакция.

По равновесной структуре стали в зависимости от доли углерода подразделяют на техническое железо (С < 0,02 %), доэвтектоидные (0,02 < С < 0,8 %), эвтектоидные (С = 0,8 %) и заэвтектоидные стали (0,8 < С < 2,14 %).

Структура доэвтектоидной стали состоит из феррита и перлита. По относительному количеству перлита можно судить о содержании углерода в сплаве. Для этого достаточно перемножить долю видимой на микрошлифе площади, занятой перлитом, на 0,8.

Доля углерода в эвтектоидной стали составляет 0,8 %. Структура ее полностью состоит из перлита. В структуре заэвтектоидной стали содержатся перлит и вторичный цементит, выделяющийся из аустенита при охлаждении сплава в интервале температур 1147 – 727 °С в соответствии с линией предельной растворимости SE.

Чугуны. В этих сплавах доля углерода более 2,14 %. Они структурно отличаются от сталей наличием эвтектики – ледебурита.

Чугуны в системе Fe – Fe₃C называют белыми. Эти сплавы содержат углерод исключительно в химически связанном состоянии в виде Fe₃C.

Кристаллизация белых чугунов завершается эвтектическим превращением при температуре ниже 1147 °С(линия ECF) с образованием эвтектики, называемой ледебуритом и представляющей собой механическую смесь аустенита и цементита. При охлаждении ниже 727 °С (линия PSK) аустенит претерпевает эвтектоидное превращение и ледебурит становится смесью перлита и цементита. Поэтому ледебурит при температуре выше 727 °С, состоящий из смеси аустенита и цементита, называется аустенитовым (Л_А), ниже этой температуры он состоит из перлита и цементита и называется перлитовым (Л_П). Углерод в чугунах может находиться не только в связанном виде – в цементите, но и в свободном состоянии в виде графита.

По равновесной структуре белые чугуны подразделяют на доэвтектические, эвтектические и заэвтектические.

Доля углерода в доэвтектическом чугуне может составлять 2,14 – 4,3 %. Структура его состоит из перлита, вторичного цементита и ледебурита. Доля углерода в эвтектическом чугуне 4,3 %. Структура его состоит полностью из ледебурита. Доля углерода в заэвтектическом чугуне более 4,3 % (до 6,67 %). Его структура состоит из первичного цементита, выделившегося из жидкости, и ледебурита.

Теория термообработки