Возражения против теории двойной диаграммы. Единая диаграмма П.Гёренса (1907 г.). Диаграмма Гутовского (1909 г.), страница 4

3. По мнению Ле Шателье [264], Стенсфилда [274], Шарпи [314] и Бенедикса [319], линия растворимости графита аЕ (рис. 28,в) подобна кривой растворимости карбида (a'S), только передвинута несколько влево, поскольку растворимость графита как стабильной разновидности меньшая. Чтобы проверить правильность своего предположения о растворимости графита в твердом железе, Бенедикс [343] предпринял в 1908 г. исследования, исходя из следующих рассуждений. Если сплав, состоящий только из феррита и графита, будет нагрет до температуры, например, 950°С, то, как по мнению Гейне (рис. 28,а), так и по мнению Руера (рис. 28, б), в нем не должны происходить никакие значительные изменения, так как графит в железе не растворяется. Вместо этого, по мнению Бенедикса (рис. 28,в), значительное количество углерода (около 1 %) должно перейти в раствор. Когда затем такой сплав будет быстро охлажден, то с точки зрения Гейна и Руера, в его структуре следовало бы ожидать опять только феррит и графит, однако, по мнению Бенедикса, в зависимости от скорости охлаждения, там должен появиться мартенсит, троостит, сорбит или перлит.

В результате проведенных исследований Бенедикс выяснил, что правильным является такой ход линии растворимости графита в твердом железе, какой был дан в его диаграмме (рис. 28, в), опиравшийся на исследования Маннесманна [110] и в особенности на исследования Шарпи и Грэне [287].

Тем временем Гейн [335] также отказался от мнения, что графит в твердом железе должен быть нерастворим (рис. 28,а). На своей новой диаграмме (рис. 29) он провел соответствующую линию растворимости подобно Руеру (рис. 28,б, кривая аX), однако оборвал ее недалеко от точки а (точка а"'), желая таким образом подчеркнуть, что здесь необходимы экспериментальные исследования.

В это же время Шарпи [332] изучал растворимость графита в железе в твердом состоянии (пользуясь методом закалки чугунов и науглероживания стали) и пришел к выводу, что растворимость графита в чистом железе равномерно уменьшается с температурой, причем при температуре 1000°С составляет, вероятно, 1%.

Точку зрения Бенедикса [343] подверг критике американский ученый Аптон [358]. Он утверждал, что если цементит метастабилен, то он должен возникать только при переохлаждении жидкого сплава, и если однажды он был исключен из системы, то без расплавления сплава и его переохлаждения он не должен появляться. Поскольку в опытах Бенедикса [343] цементит возникал после тепловой обработки сплава, состоящего из феррита и графита, Аптон считал, что цементит не является метастабильной фазой и должен занять свое место в стабильной системе. Выражением взглядов Аптона [358] была данная им диаграмма состояний Fe — С (рис. 30). Это единая диаграмма, охватывающая сплавы вплоть до содержания 10% С.

Аптон утверждал, что эвтектика, выкристаллизовавшаяся из жидкости при температуре 1145° С, всегда состоит из графита и твердого раствора углерода в железе, причем в сплавах, содержащих до 3,46% С, графит является стабильным только в узком интервале температур и уже при температуре 1095°С подвергается вместе с кристаллами твердого раствора реакции, в результате которой возникает карбид Fe₆C. В сплавах, содержащих более 3,46% С, эта реакция, по мнению Аптона, тоже происходит, однако часть графита удерживается как стабильная вплоть до 800° С и даже при содержании углерода, превосходящем 6,68% С, — до 600° С. Таким образом, Аптон сохранил в своей диаграмме горизонтальные линии, соответствующие открытым Карпентером и Килингом [302] остановкам при температурах около 800 и 600° С. Остановку при температуре 800°С он приписывал переходу карбида Fe₆C в цементит Fe₃C и твердый раствор γ. Остановку при температуре около 600° С он объяснял превращением цементита Fe₃C в карбид Fe₂C и железо. Аптон не  открыл путем наблюдений под микроскопом отдельных карбидов Fe₆C, Fe₃C и Fe₂C; он даже утверждал, что этим методом их нельзя отличить. Доводы о существовании карбидов Fe₃C и Fe₂C он видел главным образом в результатах химических опытов, проведенных Кэмпбеллом и Кеннеди [294].