Диаграмма состояния «железо-цементит» (метастабильное состояние)

Диаграмма состояния «железо-углерод (цементит)» в интервале концентраций от железа до цементита представлена на рис. 8.1.

Точка А на диаграмме соответствует температуре плавления чи­стого железа (1539 °С), точка D — температуре плавления цементи­та. Точки G (911 °С) и N (1392 °С) соответствуют полиморфному пре-вращению железа Fe_α Fe_γ. Линии на диаграмме состояния разде-ляют области с различным фазовым составом.

Рис. 8.1. Диаграмма состояния «железо-цементит» (Fe-Fe₃C)

Линия ABCD соответствует температуре начала кристаллизации сплавов и называется линией ликвидус. Линия AHJECFсоответствует окончанию кристаллизации сплавов и называется солидус.

При охлаждении сплавов, содержащих до 0,51 % углерода, из жидкого сплава по линии АВ выделяется высокотемпературный феррит Ф_δ. На линии HJB при 1493 °С происходит перитектическое превращение[2], при котором кри­сталлы феррита взаимодействуют с жидкой фазой и образуют кри­сталлы аустенита. Левее точки J струк-тура состоит из феррита и аустенита, правее –из жидкого сплава (Ж) и аустенита. Затвердевание сплавов, содержащих до 2,14 % углерода, начинается по линии ВС с выделением из расплава аустенита и заканчивается на линии AHJE. Ниже линии NJE структура сплавов состоит из аустенита.

В сплавах, содержащих от 4,3 до 6,67 % углерода, по линии CD начинают выделяться кристаллы цементита. Так как цементит выде-ляется из жидкого сплава, его называют первичным (Ц_I). При темпе-ратуре 1147 °С, соответствующей линии ECF, происходит эвтекти-ческое превращение, при котором жидкий раствор состава, соответ-ствующего точке С (4,3 % углерода) кристаллизуется с одновремен-ным образованием двух фаз: аустенита состава точки Е (2,14 % угле-рода) и цементита, содержащего 6,67 % углерода. Полученная смесь двух фаз называется ледебуритом.

Сплав, соответствующий 4,3 % углерода называют эвтектчес-ким. Чугун, содержащий менее 4,3 % углерода, называют доэвтекти-ческим, более 4,3 % углерода– заэвтектическим. В зоне ниже линии ЕС сплав состоит из аустенита, вторичного цементита и ледебурита, в зоне ниже линии CF — из первичного це­ментита и ледебурита. Линия ECF называется эвтектической, так как в любой точке этой линии происходит образование эвтектики[3]. По линии ES (от 1147 °С до 727 °С) начинается выделение цементита вторичного (Ц_II) из аустенита, обусловленное снижением растворимости углерода в аустените при понижении температуры. Ниже линии ES находятся в равновесии две структурные со­ставляющие– аустенит и цементит вторичный.

По линии GS (с 911 °С до 727 °С) начинается превращение аустенита в феррит за счёт полиморфизма железа и сопровождается диффузионным перераспределением атомов железа между аустени-том и ферритом. Такое превращение протекает между линиями GS – GP. При температуре 727 °С, соответствующий линии PSK, идёт эвтектоидное превращение, заключающееся в том, что аустенит состава точки S (0,8 % С), распадается на эвтектоидную смесь феррита состава точки Р (0,025 % С) и цементита, которая называется перлитом. Линия PSK называется эвтектоидной.

При температурах ниже линии РQ начинается выделение цементита из феррита, обусловленное снижением растворимости углерода в феррите при понижении температуры. Цементит, выде-ляющийся из феррита, называют третичным (Ц_III).

Характерные точки диаграммы состояния приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Характерные точки диаграммы «железо-цементит»

Обозна- чение	Координаты точки	Примечания
t,°С	C, %	Fe3C, %
А				Температура кристаллизации (плавления) чистого железа
D		6,67		Температура кристаллизации (распада) цементита
N				Температура полиморфного превращения железа Feδ Feγ
E		2,14	32,1	Предельная растворимость углерода в аустените (граница между сталями и чугунами) при 1147 °С
C		4,3	64,5	Эвтектическая точка сплава Ж↔Л (А + Ц)
G				Температура полиморфного превращения железа Feα Feγ
P		0,025	0,3	Предельная растворимость углерода в феррите при 727 °С
S		0,8	12,0	Предельная растворимость углерода в аустените при 727 °С; эвтектоидная точка сплава А↔П (Ф + Ц)
Q		0,006	0,09	Предельная растворимость (концентра-ция) углерода в феррите при 20 °С

Поиск по сайту: