Микроструктура железоуглеродистых сплавов.

После затвердевания стали с любым содержанием углерода имеют структуру аустенита. При дальнейшем охлаждении стали аустенит распадается на две фазы: феррит и цементит, и конечная структура будет зависеть от содержания углерода в стали.

Ниже лини GP существует только феррит. Сплавы, содержащие £0,02% С, называют технически чистым железом. Структура технически чистого железа представлена нарис. 2.

По структуре в отожженном состоянии (равновесном) стали делятся на эвтектоидные (0,8% углерода), доэвтектоидные (менее 0,8% углерода) и заэвтектоидные (от 0,8 до 2,14% углерода).

У эвтектоидной стали, при ее охлаждении, до температуры 727^оС (линия PSK) аустенит не распадается. В ней вся масса аустенита при этой температуре переходит в эвтектоидную смесь феррита и цементита называемую перлитом. Характерным для перлита является чрезвычайная дисперсность, благодаря чему его строение становится ясно различимым только при увеличении более чем в 500 раз.

Рис. 2. Микроструктура технически чистого железа.

В зависимости от формы цементита различают перлит пластинчатый (рис. 3 а) и перлит зернистый(рис. 3 б). Зернистый перлит получают путем специальной термической обработки инструментальной стали.

У доэвтектоидных сталей при охлаждении в области между линиями GOS и PS выделяется феррит. В результате этого концентрация углерода в остающемся аустените увеличивается по линии GOS и при температуре 727°С достигает эвтектоидного состава.

а) б)

Рис. 3. Микроструктура пластинчатого (а) и зернистого (б) перлита. Эвтектоидная сталь.

На линии PS происходит аустенитно-перлитное превращение, оставшийся аустенит превращается в перлит. Таким образом,структура доэвтектоидной сталисостоит из феррита и перлита. Причём количество феррита уменьшается с увеличением содержания углерода(рис. 4 и 5).

У заэвтектоидных сталей при охлаждении в области между линиями SE и SK из аустенита выделяется цементит, в результате чего концентрация углерода в остающемся аустените уменьшается и при температуре 727°С достигает эвтектоидного состава. На линии PS происходит аустенитно-перлитное превращение. Аустенит полностью превращается в перлит. Таким образом, структура заэвтектондной стали состоит из перлита и цементита, который обычно располагается в виде тонкой прерывистой сетки, окаймляющей участки перлита (рис. 6).

Рис. 4. Микроструктура стали, Рис 5. Микроструктура стали, содержащей 0,2% углерода: содержащей 0,6% углерода. светлые зерна - феррит,

заштрихованные участки - перлит.

Рис. 6. Структура заэвтектоидной стали, содержащей 1,2% углерода, состоящая из зёрен перлита и расположенных между ними прослоек цементита.

Практическое применение находят стали, содержащие углерода до 1,4 %.

Чугун делится на эвтектический (4,3 % углерода), доэвтектический (от 2,14 до 4,3 % углерода), эаэвтектический (от 4,3 до 6,67 % углерода).

Эвтектический чугун кристаллизуется при постоянной тем­пературе - 1147°С с образованием эвтектики, называемой ледебуритом, которая состоит из аустенита и цементита.

Доэвтектический чугун после кристаллизации имеет структуру аустенита и ледебурита. При понижении температуры уменьшается растворимость углерода в аустените от 2,14 до 0,8 % и выделяется вторичный цементит, а на линии SK с превращением аустенита, содержащего 0,8 %С, образуется перлит. В этом случае структура доэвтектического чугуна будет состоять из перлита, вторичного цементита и ледебурита.

Заэвтектический чугун после кристаллизации имеет структуру цементита первичного и ледебурита.

Приведенные на диаграмме чугуны имеют белый блестящий излом, поэтому их называют белыми.