Диаграмма состояния железо — цементит (Fe—Fe3C|
Диаграмма состояния Fe—Fe3G (в упрощенном виде) приведена на рис. 6.1. На этой диаграмме точка А (1539 °С) соответствует температуре плавления (затвердевания) железа, а точка D (~ 1600 °С) —температуре плавления (затвердевания) цементита. Линия ACD —линия ликвидуса, показывающая температуры начала затвердевания (конца плавления) сталей и чугунов. Линия AECF —линия солидуса, показывающая температуры конца затвердевания (начала плавления).
По линии ликвидуса АС (при температурах, соответствующих линии АС) из жидкого сплава кристаллизуется аустенит, а по линии ликвидуса CD — цементит, называемый первичным цементитом.
В точке С при 1147 °С и содержании 4,3 % С из жидкого сплава одновременно кристаллизуется аустенит и цементит первичный, образуя эвтектику, называемую ледебуритом. По линии солидуса АЕ сплавы с содержанием до 2,14 % С окончательно затвердевают с образованием аустенита. По линии солидуса ЕС (1147 °С) сплавы с содержанием 2,14—4,3 % С окончательно затвердевают с образованием эвтектики ледебурита. Так как при более высоких температурах из жидкого сплава выделяется аустенит, следовательно, такие сплавы после затвердевания имеют структуру аустенит + ледебурит. По линии солидуса CF (1147 °С) сплавы с содержанием 4,3—6,67 % С окончательно затвердевают также с образованием эвтектики ледебурита. Так как при более высоких температурах из жидкого сплава выделяется цементит (первичный), следовательно, такие сплавы после затвердевания имеют структуру — первичный цементит + ледебурит.
В результате первичной кристаллизации во всех сплавах с содержанием до 2,14 % С образуется однофазная структура —аустенит. Сплавы железа с углеродом, в которых в результате первичной кристаллизации в равновесных условиях получается аустенитная структура, называют сталями. Следовательно, сталь —это железоуглеродистые сплавы с содержанием до 2,14 % С. Сплавы с содержанием более 2,14 % С, в которых при кристаллизации образуется ледебурит, называют чугунами. Следовательно, чугун —это железоуглеродистые сплавы с содержанием более 2,14 % С. Излом таких чугунов светлый, блестящий (белый излом), поэтому такие чугуны называют белыми.
|
В железоуглеродистых сплавах превращения в твердом состоянии характеризуют линии GSE, PSK, PQ- Линия GS показывает начало
превращения аустенита в феррит (при охлаждении). Критические точки, лежащие на линии GS, обозначают А3 (при нагреве Ас3, а при.Охлаждении Аr3). Линия SE показывает, что с понижением температуры растворимость углерода в аустените уменьшается. Так, при 11.47 °С в аустените может раствориться 2,14 % С, а при 727 °С — 0,8 % С. С понижением температуры из аустенита выделяется избыточный углерод в виде цементита, называемого вторичным. Критические точки, лежащие на линии SE, обозначают Аст. В чугунах с содержанием 2,14—4,3 % С при 1147 °С, кроме ледебурита, есть аустенит, из которого при понижении температуры тоже выделяется вторичный цементит. Линия PSK 7270C) —линия эвтектоидного превращения. На этой линии во всех железоуглеродистых сплавах аустенит распадается, образуя структуру, представляющую собой механическую смесь феррита и цементита и называемую перлитом (~ НВ 200).Критические точки, лежащие на линии PSK, обозначают А1 (при нагреве Ас1, а при охлаждении Аr1).
|
Линия PQ показывает, что с понижением температуры растворимость углерода в феррите уменьшается от 0,02 % при 727 °С до 0,006 % при комнатной температуре. При охлаждении ниже 727 °С из феррита выделяется избыточный углерод в виде цементита, называемого третичным.
Ниже 727 °С железоуглеродистые сплавы имеют следующие структуры.
Стали, содержащие менее 0,8 % С —феррит + перлит, называют доэвтектоидными сталями (рис. 6.2, а).
Стали с содержанием 0,8 % С — перлит, называют эвтектоидными сталями
Стали с содержанием 0,8—2,14 % С — перлит и цементит (вторичный), называют заэвтектоидными сталями
Белые чугуны с содержанием 2,14—4,3 % С —перлит + цементит (вторичный) + ледебурит, называют дозвтектическими чугунами (вторичный цементит структурно не обнаруживается, так как объединяется с цементитом ледебурита).
Белый чугун с содержанием 4,3 % С :—ледебурит, называют эвтектическим чугуном
Белые чугуны с содержанием 4,3—6,67 % С — цементит (первичный) + ледебурит, называют зазвтектическими чугунами.