4. Диаграмма железо-углерод

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
1. Железо – металл серебристо-светлого цвета с температурой плавления – 1539o С.
Железо при н.у. имеет ОЦК решетку и обозначается α-Fe.
Полиморфные превращения происходят при температурах 911o С и 1392o С. При температуре ниже 768o С железо ферромагнитно, а выше – парамагнитно. Точка Кюри железа 768o С обозначается А2.
Технически чистое железо имеет твердость 80 НВ..

Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
2. Углерод – неметаллический элемент, температура плавления – 3500 0С. В сплавах железа с углеродом углерод находится в состоянии твердого раствора с железом и в виде химического соединения – цементита Ц (Fe3C), и в свободном состоянии в виде графита (в серых чугунах). Имеет слоистую гексогональную кристаллическую решетку и низкую прочность.
3. Цементит (Fe3C) – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), содержит 6,67 % углерода.
Температура плавления цементита принимается равной 1550o С.
При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 217o С.
Цементит имеет твердость более 800 НВ, но чрезвычайно низкую пластичность. Чем больше цементита в сплавах, тем сплав тверже, и тем менее пластичен.

4. Феррит (Ф) – твердый раствор углерода в α-железе.
Феррит имеет переменную предельную растворимость углерода: до 0,02 % при температуре 727o С ( точка P).
При температуре выше 1392o С существует высокотемпературный феррит с предельной растворимостью углерода 0,1 % при температуре 1499o С (точка J)
Феррит имеет твердость – 130 НВ. сильный ферромагнетик до 768o С.
5. Аустенит (А) твердый раствор углерода в γ-железе.
Углерод занимает место в центре гранецентрированной кубической ячейки.
Аустенит имеет переменную предельную растворимость углерода: минимальную – 0,8 % при температуре 727o С (точка S), максимальную – 2,14 % при температуре 1147o С (точка Е).
Аустенит имеет твердость 200…250 НВ, пластичен, парамагнитен.
При растворении в аустените других элементов могут изменяться свойства и температурные границы существования.

6. Ледебурит – эвтектическая структура чугуна, состоящая из аустенита и цементита. Крисстализуется при температуре 11470 С, содержит 4,3% углерода. Твердость НВ – 650.
7. Перлит (жемчуг) – имеет перламутровый отлив среза, эвтектическая составляющая стали, включающая феррит и цементит, образующаяся при распаде аустенита при температуре 727 С. Образуется как в сталях, так и в чугунах, и имеет важную роль в формировании механических характеристик сплавов. Твердость НВ=200.

Процессы при структурообразовании железоуглеродистых сплавов

Структуры железоуглеродистых сплавов