В системе- железо - углерода имеются две двухфазных структурных составляющих: перлит и ледебурит.
Перлит - эвтектоидная смесь феррита и цементита пластинчатого строения с содержанием углерода 0,8%, образуется из аустенита при постоянной температуре на линии эвтектоидного превращения РSК по реакции Аs ® Фр + Цки находится при этой температуре в равновесии с аустенитом состава точки S.
Ледебурит - эвтектическая смесь образуется из жидкости при постоянной температуре на линии эвтектического превращения ЕСF по реакции Жс® АE+ЦF, содержит 4,3% С и состоит в интервале температур от линии ЕСF до линии РSК из смеси аустенита и цементита, а при температуре ниже линии РSК из перлита и цементита. На линии ЕСF ледебурит находится в равновесии с жидкостью состава точки С. При комнатной температуре ледебурит состоит из пластин цементита, в которых расположены столбики перлита.
Диаграмма железо - углерод
Диаграмма железо – углерод, изображаемая сплошными линиями, является метастабильной диаграммой железо - цементит, а диаграмма, изображаемая пунктирными линиями, является стабильной диаграммой - железо - графит.
АВСД (АВС¢Д¢) - линия ликвидус в метастабильной (стабильной) диаграмме.
АНJЕСF (АНJЕ¢С¢F¢) - линия солидус в метастабильной (стабильной) диаграмме.
АВ и АН - линии начала и конца кристаллизации феррите.
ВС (ВС¢) и JE (JЕ¢) - линии начала и конца кристаллизации аустенита в метастабильной (стабильной) диаграмме.
HJB - линия перитектического превращения. Точка Jявляется перитектической точкой.
ECF(E¢C¢F¢) - линия эвтектического превращения в метастабильной(стабильной) диаграмме.
NH и NJ - линии начала и конца полиморфного превращения d-феррита в аустенит.
СД (С¢Д¢) - линии начала кристаллизации цементита (графита)
в метастабильной (стабильной) диаграмме.
С (С¢) - эвтектическая точка в метастабильной (стабильной) диаграмме.
ЕS (E¢S¢) - линии ограниченной растворимости углерода.
в аустените в метастабильной (стабильной) диаграмме.
РQ (Р¢Q¢) - линия ограниченной растворимости углерода в феррите в метастабильной (стабильной) диаграмме.
 |
4.3. СТРУКТУРА УГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ В РАВНОВЕСНОМ СОСТОЯНИИ.
Сталью называется сплав железа с углеродом и другими элементами с содержанием углерода до 2% (точка Е).
Равновесным состоянием называется такое состояние, при котором все фазовые превращения, присущие сплаву, полностью завершились и сплав получил минимум свободной энергии. Равновесное состояние наступает при очень медленном охлаждении.
Структура стали зависит ото содержания в ней углерода и по структуре и содержанию углерода стали подразделяется: сплавы с содержанием углерода менее 0, 02% (левее точки Р) называется техническим железом, сплавы с содержанием углерода до 0,8% (левее точки S) – доэвтектоидной сталью, сплавы с содержанием углерода 0,8% (точка S) – эвтектоидной сталью, сплавы с содержанием углерода более 0,8% (правее точки S) – заэвтектоидной сталью.
В результате кристаллизации стали получается одинаковая зернистая структура аустенита, не зависящая от содержания углерода. Конечная структура стали и ее свойства зависят от процессов перекристаллизации стали, описываемых подсистемой диаграммы Fе-C, изображаемой на рис. 4
 | |||
Рис. 4.3. Часть диаграммы состояния сплавов Fе-С, описывающая перекристаллизацию стали
Сплавы I и 2.
Ниже линии GS начинается процесс полиморфного превращения аустенита в феррит. В процессе полиморфного превращения содержание углерода в аустените изменяется по линии GS, а в феррите - по линии GР. На линии GP полиморфное превращение заканчивается, и структура сплавов I и 2 состоит из зерен феррита. При дальнейшем охлаждении сплава I в нем никаких структурных превращений не происходит в сплаве 2 происходит физическое охлаждение сплава без структурных превращений. При температуре сплава ниже линии Р(2 феррит пересыщается углеродом и на поверхности зерен феррита образуется третичный цементит, при этом количестве образовавшегося цементита третичного будет равно
Структура сплава 1 изображена на рис.4а, сплава 2 - на рис. 4б.
