Влияние углерода на структуру и свойства стали, страница 2

Чаще всего в сплавах углерод растворяется в Fe_α и Fe_γ, образуя твердые растворы внедрения, а также образует химические соединения Fe₃С – цементит. В системе железо-цементит различают следующие фазы: жидкий сплав (Ж), твердые растворы – феррит (Ф) и аустенит (А), а также цементит (Ц).

Феррит – твердый раствор внедрения углерода в α-железо Fe_α .

Имеет ОЦК решетку. При травлении 5%-ным раствором HNO₃ в этиловом спирте ферриты не окрашиваются, под микроскопом просматриваются в виде светлых равновесных, почти округлой формы зерен (рис.1а). Максимальная растворимость углерода в феррите при комнатной температуре равна 0,008%; при 727⁰С – 0,02%.

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в γ – железо Fe_γ (рис.1б). Имеет ГЦК решетку. Растворимость углерода в Fe_γ зависит от температуры. Максимальная растворимость углерода равна 2,14 % при температуре 1147⁰ С; при температуре ниже 727⁰ С аустенит превращается в другие более устойчивые структуры.

Цементит (Fe₃С) – карбид железа, содержит 6,67% С, имеет кристаллическую решетку орторомбическую, обладает магнитными свойствами, теплопроводностью и электропроводностью. Обычным травлением цементит не окрашивается (рис.1д). Различают цементит первичный (Ц₁), который выделяется из жидкого сплава, цементит вторичный(Ц₂), выделяющийся из аустенита, и цементит третичный (Ц₃), выделяющийся из феррита. Все они являются одной фазой, то есть имеют один и тот же состав, строение и свойства. Цементит тверд, прочен, но хрупок.

Перлит – эвтектоидная механическая смесь двух фаз: феррита и цементита; образуется при распаде аустенита с концентрацией углерода 0,8% при температуре 727⁰С. Под микроскопом просматривается в виде темных зерен с прожилками (рис.1в,г,д).

Значение точек и линий диаграммы Fe – Fe₃C (рис.2)

Каждая точка диаграммы состояния характеризует строго определенные явления при соответствующей температуре.

Точка А – 1539⁰С – температура плавления железа;

С – 1147⁰С – образование – распад эвтектики – ледебурита (4,3% С);