Характеристика структурных составляющих

Феррит – твердый раствор углерода в железе Fe_a. Твердость феррита HB 600 (МПа). Растворимость углерода в феррите переменная.

Аустенит – твердый раствор углерода в железе Fe_g. Твердость аустенита HB 2000 (МПа). Растворимость углерода в аустените переменная.

Цементит – химическое соединение железа с углеродом. Твердость цементита HB 8000...9000 (МПа). Цементит (Fe₃C) имеет постоянное количество углерода: 6,67 % С.

Перлит – эвтектоидная механическая смесь феррита и цементита, которая образуется из твердого раствора аустенита. Он содержит постоянное количество углерода (0,8 % С) и имеет твердость HB 2200 (МПа).

Ледебурит – эвтектическая механическая смесь аустенита и цементита при температуре выше 727 ⁰С или смесь перлита и цементита при температуре ниже 727 ⁰С. Ледебурит образуется из жидкого раствора, содержащего 4,3 % С. Имеет постоянное количество углерода (4,3 % С) и твердость по Бринеллю HB 6000...7000 (МПа).

1.2. Превращения на линиях диаграммы Fe – Fe₃C
Превращения на линиях диаграммы определяют путем сравнения структур выше и ниже линии, если рассматривают процесс охлаждения. Например, что происходит на линии BC при охлаждении? Из диаграммы видно, что выше линии BC структура жидкая, а ниже линии – жидкость и аустенит. Следовательно, жидкость превращается в аустенит. Рассмотрим превращения на линии PS при охлаждении. Выше линии PS структура Ау + Ф, ниже линии PS структура П + Ф. Сравнивая эти структуры, делаем вывод: на линии PS при охлаждении аустенит превращается в перлит. Аналогичным образом определяются превращения на других линиях диаграммы состояния.

На линии CD: Ж Ц₁. На линии BE: Ж_ост Ау. На линии ECF: Ж_ост Л(Ау+Ц). На линии PSK: Ау П. На линии SE: Ау Ц₂. На линии PG: Ау Ф. На линии PQ: Ф Ц₃.

Ц₁, Ц₂, Ц₃ – цементит, который выделяется в различные температурные интервалы. Ж_ост – остаточная жидкость (жидкий раствор углерода в железе).

Структура и фаза

Структура – картина строения металла, наблюдаемая под микроскопом.

Обозначения структур приведены на диаграмме состояния Fe – Fe₃C. Например, сталь 40 при температуре 600 ⁰С имеет структуры П + Ф. Белый чугун, содержащий 4,3 % С, при 1000 ⁰С согласно диаграмме состояния имеет структуру ледебурит, состоящий из смеси аустенита и цементита.

Фаза – однородная часть структуры, имеющая границу раздела, при переходе через которую меняются химический состав и кристаллическая решетка.

Однородными частями структур (фазами) на диаграмме состояния Fe – Fe₃C являются жидкие и твердые растворы, химические соединения (Fe₃C). Перлит и ледебурит не могут быть фазами, так как они неоднородны. Фазы определяются из структуры. Примеры приведены в таблице.
Структуры и фазы