Диаграмма состояний «Цементит-железо»

Основными компонентами диаграммы является железо и углерод. Железо отличается от ряда других металлов тем, что оно способно существовать в 2-х кристаллических формах

- решетка объемно центрированного куба - Fe a

- гранецентрированного куба - Fe g

Fe a - устойчива в интервале температур от +700 до 9100 и от 13920 до 15390

Fe g - от 9100 до 12920

Углерод способен образовывать с железом химическое соединение FeC - цементит, а также твердые растворы. Твердый раствор внедрения углерода в a - железо-феррит. Твердый раствор внедрения в g - железо-аустенит.

АВСД - ликвидус, ЕСГ - солидус. В зависимости от содержания углерода все сплавы разделяют на 2 группы:

I. Сплавы железа с углеродом с содержанием до 2,14% - стали, от 2,14 до 6,67 % - чугуны.

Стали с содержанием углерода до 0,8 % - доэвтектоидные (Ф+П),

С - 0,8 % - эвтектоидные (П),

С более 0,8 % - заэвтектоидные (П+ЦII ).

Превращения, происходящие в сталях при охлаждении из жидкого состояния

При T=15390 из жидкого раствора углерода в железе про линии АВ выпадают кристаллы твердого раствора углерода в a - железе, который называется дельта-феррит. Дельта-феррит взаимодействует с оставшимся жидким раствором и образуется твердый раствор углерода в g - железе (аустенит) по перитектической реакции.

При дальнейшем охлаждении из аустенитного состояния происходит изменение структуры за счет изменения кристаллографической решетки железа.

В доэвтектоидных сталях по линии GS из аустенита выделяются кристаллы феррита, а затем при Т=7230 С происходит распад аустенита с образованием ферритно-цементитной смеси - перлита.

Реакция распада твердого раствора аустенита на ферритно-цементитную смесь происходит в твердом состоянии и называется эвтектоидной реакцией.

Перлит - тонкая механическая смесь феррита и цементита.

При охлаждении эвтектоидной стали аустенит в точке S превращается в перлит.

При охлаждении заэвтектоидной стали из аустенита по линии SE выделяются кристаллы вторичного цементита, а затем происходит образование перлита. Таким образом, при комнатной температуре микроструктура доэвтектоидной стали происходит из перлита и феррита.