Превращения в сплавах системы железо-цементит
Диаграмма состояния Fe-Fe3C характеризует фазовый состав и превращения в системе железо - цементит (6,69 % С). Особенность диаграммы - наличие на оси составов двух шкал, показывающих содержание углерода и цементита. Координаты характерных точек диаграммы приведены в таблице. Точка А определяет температуру плавления чистого железа, а точка D - температуру плавления цементита. Точки N и G соответствуют температурам полиморфных превращений железа. Точки H и Р характеризуют предельную концентрацию углерода соответственно в высокотемпературном и низкотемпературном феррите. Точка Е определяет наибольшую концентрацию углерода в аустените. Значения остальных точек будут ясны после проведенного анализа диаграммы.
| Обозначение точки на диаграмме | Температура,
°С |
Концентрация углерода, % |
| А
Н J В N D Е С F G Р S К |
1539 1499 1499 1499
1392 1260 1147 1147 1147 911 727 727 727 |
0
0,1 0,16 0,51 0 6,69 2,14 4,3 6,69 0 0,02 0,8 6,69 |
  |
|
Превращения в сплавах системы Fe-Fe3C происходят как при затвердевании жидкой фазы, так и в твердом состоянии. Первичная кристаллизация идет в интервале температур, определяемых на линиях ликвидус (ABCD) и солидус (AHJECF). Вторичная кристаллизация вызвана превращением железа одной модификации в другую и переменной растворимостью углерода в аустените и феррите; при понижении температуры эта растворимость уменьшается. Избыток углерода из твердых растворов выделяется в виде цементита. Линии ES и PQ характеризуют изменение концентрации углерода в аустените и феррите соответственно. Цементит имеет почти неизменный состав (двойная вертикальная линия DFKL). Цементит, выделяющийся из жидкости, называют первичным; цементит, выделяющийся из аустенита - вторичным; цементит, выделяющийся из феррита - третичным.
Соответственно линию CD на диаграмме состояния называют линией первичного цементита, ES- линией вторичного цементита; PQ-линией третичного цементита. В системе железо - цементит происходят три изотермических превращения:
перитектическое превращение на линии HJB (1499°С)
ФН + ЖВ>AJ
эвтектическое превращение на линии ECF (1147 °С)
ЖС> [АE + Ц]
эвтектоидное превращение на линии PSK (727 °С)
АS> [ФР + Ц]
Эвтектическая смесь аустенита и цементита называется ледебуритом, а эвтектоидная смесь феррита и цементита - перлитом.
Эвтектоид - перлит (содержит 0,8 %С) и эвтектику-ледебурит (4,3 %С) рассматривают как самостоятельные структурные составляющие, оказывающие заметное влияние на свойства сплавов. Перлит чаще всего имеет пластинчатое строение и является прочной структурной составляющей. При охлаждении ледебурита до температур ниже линии SK входящий в него аустенит превращается в перлит, и при температуре 20-25°С ледебурит представляет собой смесь цементита и перлита. В этой структурной составляющей цементит образует сплошную матрицу, в которой размещены колонии перлита. Такое строение ледебурита служит причиной его большой твердости (> НВ 6000) и хрупкости. Присутствие ледебурита в структуре сплавов обусловливает их неспособность к обработке давлением, затрудняет обработку резанием.
Железоуглеродистые сплавы подразделяют на две группы: стали, содержащие до 2,14%С, и чугуны.
 |
 |
 |
