Структуры железоуглеродистых сплавов в равновесном состоянии

Диаграмма «Железо – углерод (цементит)»

Полиморфные модификации железа при различных температурах
Т, оС
1539
1392
911
768
Ж
Ж→Feδ
Feδ→Feγ
Feγ→Feβ
Feβ→Feα
Feδ
Feγ
Feβ
Feα

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в Feα, – мягкая, пластичная фаза (σВ = 300 МПа, δ = 40%, ψ = 70%, 650–1000 HB).
Различают низкотемпературный и высокотемпературный феррит. Предельная концентрация углерода в феррите при 0 ºС – 0,006 %, при 727 ºС – 0,02%, в высокотем-пературном феррите – 0,1%.
Феррит магнитен до 768 ºС. Кристаллическая решетка – кубическая объемно-центриро-ванная.
Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в Feγ, – более твердый и пластичный (δ = 40–50%, 2000–2500 НВ), не магнитен.
Предельная концентрация углерода достигает 2,14% при 1147 °С. Кристаллическая решетка – кубическая гранецентрированная.

Цементит – химическое соединение Fe3C, – имеет высокую твердость (8000 НВ), но практически нулевую пластичность. Температура плавления цементита около 1250 ºС. Полиморфных превращений не испытывает, но при низких температурах слабоферромагнитен. Кристаллическая решетка ромбическая.
Графит – полиморфная модификация углерода. Имеет гексагональную решетку.
Твёрдость и прочность графита очень малы:
σВ=27-35 МПа, твердость по шкале Мооса – 1.

Перлит – эвтектоидная смесь феррита и цементита является прочной структурной составляющей
(σВ = 800–900 МПа, δ = 16%, 1800 HB).
Ледебурит – эвтектическая смесь аустенита и цементита в интервале температур 1147–727 ºС, а ниже линии SK (727 ºС) – смесь перлита и цементита. Ледебурит имеет высокую твердость > 6000 HB, но хрупок - δ = 0%

Зависимость механических свойств стали от содержания углерода

17 ‒ корпус центральной части, 18 ‒ стопорная рукоятка грубой подачи; 19 ‒ рукоятка переключения фотоокуляров; 20 ‒ центрировочные винты полевой диафрагмы;
21 ‒ рукоятка полевой диафрагмы; 22 ‒ фотозатвор; 23 ‒ рамка с дополнительными
линзами; 24 ‒ оправа осветительной линзы; 25 ‒ кольцо апертурной диафрагмы;
26 ‒ винт смещения апертурной диафрагмы; 27 ‒ винт фиксации поворота апертурной диафрагмы; 28 ‒ центрировочные винты; 29 ‒ кожух пентапризмы
1 ‒ основание микроскопа;
2 ‒ корпус; 3 ‒ фотокамера;
4 ‒ винт микрометренной подачи объектива;
5 ‒ визуальный тубус;
6 ‒ рукоятка диафрагмы темного поля;
7 ‒ иллюминатор;
8 ‒ предметный стол;
9 ‒ рукоятки перемещения стола;
10 ‒ держатели образца;
11 ‒ осветитель; 12 ‒ рукоятка стопорного устройства осветителя;
13 ‒ рукоятка диска с набором светофильтров;
14, 16 ‒ винт макрометренной
подачи стола;

1 – бинокулярный тубус; 2 – оптика; 3 – осветительное устройство с регулируемыми полевой и апертурной диафрагмами; 4 – нижний корпус микроскопа; 5 – предметный столик; 6 – револьверное устройство с четырьмя объективами; 7 – макрометрический винт для вертикального перемещения предметного столика

х486
Образец №1

Образец №1
х975

Образец №1 – техническое железо
Марка: железо АРМКО
Химический состав: <0,015 % С; < 0,01 %Si; < 0,02 % Mn;
<0,02 % S и <0,015 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = 260 МПа
δ = 40%
700 НВ

Образец №2
х486

Образец №2
х975

Образец №2 – доэвтектоидная сталь
Марка: сталь 45
Химический состав: 0,45 % С; <0,17 - 0,37 %Si; 0,5-0,8 % Mn;
<0,04 % S и <0,035 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = 650 МПа
δ = 18%
1800 НВ

Образец №3
х486

Образец №3
х975

Образец №3 – эвтектоидная сталь
Марка: У8А
Химический состав: 0,8 % С; <0,17-0,33 %Si; 0,17-0,28 % Mn;
<0,018 % S и <0,025 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = 950 МПа
δ = 8%
2700 НВ

Образец №4
х486

Образец №4
х975

Образец №4 – заэвтектоидная сталь
Марка: У12
Химический состав: 1,2% С; <0,17-0,28 %Si; 0,17-0,28 % Mn;
<0,03 % S и <0,03 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = 750 МПа
δ = 2%
3500 НВ

Образец №5
х486

Образец №5
х975

Образец №5 – белый эвтектический чугун
Марка: -
Химический состав: 4,3 % С; <1,0 %Si; 0,5 – 1,5 % Mn;
<0,06 % S и <0,25 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = --- МПа
δ = 0%
6000 - 6500 НВ

Образец №8
х486

Образец №8
х975

Образец №6 – серый ферритно-перлитный чугун
Марка: СЧ25
Химический состав: 3,2-3,4 % С; 1,4-2,2 %Si; 0,7-1 % Mn;
<0,15 % S и <0,2 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = 250 МПа
δ = 0,5%
1560 - 2600 НВ

Образец №6
х486

Образец №6
х975

Образец №6
х975

Образец №7 – высокопрочный ферритно-перлитный чугун
Марка: ВЧ 45
Химический состав: 2,7-3,8 % С; 0,5-2,9 %Si; 0,3-0,7 % Mn;
<0,02 % S и <0,1 % Р, остальное Fe
Свойства: σВ = 450 МПа
δ = 10%
1400 - 2250 НВ

Образец №7 - нетравленный
х975

Образец №7
х486

Образец №7
х975