Тема 1.5 Железоуглеродистые сплавы

Рисунок 5 – Диаграмма состояния Fe – Fe₃C

Цементит – (карбид железа) – химическое соединение железа с углеродом Fe₃C , содержащее 6,67 % углерода. Цементит магнитен, обладает высокой твердостью (твердость по Бринеллю равна при­мерно НВ 8000 МПа ) и хрупкостью.

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в α-железо Fe_α (С).Феррит имеет кубическую объемно центрированную кристал­лическую решетку. Структура феррита представлена одной фазой – твердым раствором, состав которого изменяется с изме­нением температуры. При комнатной температуре в феррите растворяется около 0,01 % углерода. С повышением температуры растворимость углерода в феррите возрастает и достигает 0,02 % (при 727°С). Феррит обла­дает, высокой пластичностью (δ до 50 %), низкими твердостью (НВ 700… 800 МПа) и прочностью (σ_в = 250 МПа) и высокими магнитными свойствами, которые сохраняются при нагревании до температуры 768 °С.

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в γ-железо Fe_γ (С). Аустенит имеет кубическую гранецентрированную ре­шетку. Аустенит немагнитен, обладает большой пластичностью при высоких температурах, твердостью HB 2000 МПа и малой склонностью к хрупкому разрушению, что используют в практике при горячей обработке стали (ковке, штамповке, прокатке и т. д.).

Перлит – эвтектоидная смесь, состоящая из двух фаз – феррита и цементита. Эта структура образуется в результате распада аустенита с содержанием углерода 0,8 % при температуре 727 °С. Со­держание углерода в перлите для всех железоуглеродистых сплавов всегда постоянно и равно 0,8 %. Твердость пластинчатого перлита НВ состав­ляет 2000… 2500, а зернистого 1600… 2200 МПа.

Ледебурит – эвтектическая смесь, которая образуется из жид­кой фазы (из расплава) концентрацией углерода 4,3% при тем­пературе 1147 °С. В диапазоне температур 1147…727 °С ледебурит состоит из двух фаз – аустенита и цементита; при температурах ни­же 727 °С ледебурит также представляет механическую смесь, но сос­тоящую уже из перлита и цементита. Содержание углерода в ле­дебурите всегда постоянно и составляет 4,3 %. Твердость ледебурита HВ достигает 7000 МПа.

На диаграмме показаны следующие линии:

ACD – линия ликвидус. Выше этой линии все сплавы находятся в жидком состоянии;

AECF – линия солидус. Ниже этой линии все сплавы находятся в твердом состоянии;

AC и CD линии температур начала первичной кристаллизации соответственно аустенита и цементита;

AE – линия окончания первичной кристаллизации стали;

ECF – линия окончания первичной и начала вторичной кристаллизации чугуна;

GSE – линия начала вторичной кристаллизации стали;

GPSK – линия окончания вторичной кристаллизации стали;

SK – линия окончания вторичной кристаллизации чугуна;

Ниже линии PSK никаких структурных изменений не происходит.