ДИАГРАММА ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД

Д - температура плавления цементита (ТL ~ 1250°С)
N -

Т( δ⇔γ ) = 1392°С⎫ полиморфные
G - T( γ⇔α ) = 911°С⎭ превращения
АВСCD - линия ликвидуса (начало первичной кристаллизации).
АHJЕCF – линия солидус (окончание первичной кристаллизации).
HJB – перитектическая горизонталь (1499 0С).
ECF - эвтектическая горизонталь (1147 0С).
PSK - эвтектоидная горизонталь (727 0С), линия окончания вторичной кристаллизации у сталей, линия перекристаллизации чугунов, точки А1 для сплавов.
GSE – линия начала вторичной кристаллизации у сталей, точки А3 для сплавов.
SE - линия предельной растворимости углерода в γ -Fe
NH и NJ - начало и конец полиморфного превращения высокотемпературного феррита в аустенит (и аустенита в феррит), точки А4 для сплавов.
PQ - линия предельной растворимости углерода в α- Fe.
Эвтектика (точка С) – механическая смесь, образующаяся при кристаллизации жидкого раствора.
Эвтектоид (точка S) – механическая смесь, образующаяся при распаде твердого раствора.
Перитектика (точка J) – твердый раствор

железе. Различают низкотемпературный (Fеα) и высокотемпературный (Feγ) феррит. Атомы углерода

располагаются в решетке α -Fe в межузлиях. Из-за малых размеров этих пор в ОЦК-решетке (0,291 r, где r - радиус атома железа) значительная часть атомов углерода располагается на дефектах (вакансиях, дислокациях). Этим объясняется малая растворимость углерода в α -Fe. Максимальная концентрация углерода в феррите - 0,02 % при 727°С, а при комнатной температуре - 0,006 %.
Феррит мягок и пластичен. Он имеет следующие механические свойства:
σв = 250 МПА; σо,2 = 120 МПА; δ = 50 %; ψ = 70 %;
KCU = 2,5 МДж/м2; НВ = 100-120 кгс/мм2.
Так же, как и α-Fe, феррит магнитен до 768 °С.
Под микроскопом феррит выявляется в виде однородных светлых зерен. Обозначают феррит буквой Ф (либо α-Fe).

железе. Кристаллическая решетка аустенита - ГЦК. Размер пор в ГЦК-решетке

почти в 2 раза больше, чем в ОЦК-решетке. Поэтому растворимость углерода в γ-Fe больше, чем в α - Fe. Максимальная концентрация углерода в аустените - 2,14 % при 1147 °С и 0,8 % при 727 °С. Аустенит, так же как и β -Fe, немагнитен (парамагнитен). Аустенит пластичен δ = 40 ÷ 50 %, НВ = 160 ÷ 200 кгс/мм2. Обозначают аустенит буквой А (либо γ - фаза). Аустенит имеет пластинчатое строение с прямыми границами.

железа). Кристаллическая решетка цементита – сложная. Он тверд (НВ=800 кгс/мм2),

легко царапает стекло и хрупок. Условно температуру плавления цементита считают ~ 1600°С, хотя он до этого не доходит и распадается на железо и графит. Обозначают цементит буквой Ц (или Fe3С).

Образуется из аустенита при температуре Т=727 0С.
δ = 25

%; НВ = 250 кгс/мм2, σв = 550 МПА.
Под микроскопом перлит выглядит в виде зерен с пластинчатым или зернистым чередованием феррита и цементита. Обозначают перлит буквой П.

либо перлита и цементита (после перекристаллизации). Содержит 4,3%С.
δ =

1 %; НВ = 600 кгс/мм2.
Под микроскопом перлит выглядит в виде зерен с серыми зернами перлита на белом фоне цементита. Обозначают перлит буквой Л.

(темные участки) при 500х увеличении, б – эвтектоидная сталь –

перлит (1000х), в – заэвтектоидная сталь – перлит и цементит в виде сетки (200х)

(темные участки) и ледебурит (цементит вторичный в структуре не виден),

б – эвтектический чугун – ледебурит (смесь перлита и цементита), в – заэвтектический чугун – цементит (светлые пластины) и ледебурит

с С = 0,8 % - _ эвтектоидная сталь,
- сталь

с С < 0,8 % - _ доэвтектоидная сталь
- сталь с С > 0,8 % - _ заэвтектоидная сталь
Белые чугуны по содержанию углерода делят на:
- доэвтектические (С < 4,3 %)
- эвтектические (С = 4,3 %)
- заэвтектические (С > 4,3 %)
Первичная кристаллизация белых чугунов происходит при 1147°С. Перекристаллизация – при 727 0С.

газы (водород, азот, кислород), в разных концентрациях присутствующие в технических

сортах стали.
Обычно содержание этих элементов ограничивается следующими верхними пределами: 0,8% Mn; 0,4% Si; 0,07% Р; 0,07% S.

вредных окисей железа: FeO + Mn → MnO

+ Fe.
Марганец также устраняет вредные сернистые соединения железа (сульфид железа) в стали: FeS + Mn → MnS + Fe.
Кремний Si. Влияние начальных присадок кремния аналогично влиянию марганца. Кремний раскисляет сталь по реакции: 2FeO + Si → 2Fe + SiO2 .
Кремний структурно не обнаруживается, т.к. полностью растворим в феррите, кроме той части, которая в виде окиси не успела всплыть в шлак и осталась в металле в виде силикатных включений.

растворимостью). Растворяясь в феррите, фосфор резко повышает температуру перехода в

хрупкое состояние – порог хладноломкости. При содержании фосфора 0,005% порог хладноломкости составляет (-80 0С), а при 0,21% Р – (+100 0С).

из печных газов – продуктов горения топлива (SO2).
Содержание серы в

высококачественных сталях не должно превышать 0,01%, для стали обычного качества допускается повышенное содержание – 0,06-0,07%.
Сера нерастворима в железе (диаграмма с эвтектикой) и любое ее количество образует с железом сернистое соединение – сульфид железа FeS, который входит в состав эвтектики, образующейся при 9880С. Наличие легкоплавкой и хрупкой эвтектики, расположенной по границам зерен, делает сталь хрупкой при 800 0С и выше при температурах красного каления, т.е. порог красноломкости.

х100; б – в виде обособленных включений, х100; в –

в виде сульфида марганца, х500

количествах, зависящих от способа производства. Содержание этих веществ определяют, расплавляя

пробу металла в вакууме и измеряя количество газов, выделившихся из жидкого металла.
Повышенное содержание водорода приводит к опасным внутренним микротрещинам (флокенам). Оксиды и нитриды являются хрупкими соединениями и соответственно ухудшают свойства стали.
Оптимальным средством уменьшения газов служит выплавка или разливка стали в вакууме.