Строение и свойства металлов

• феррит – структурная  составляющая, которая представляет собой α-железо, растворяющая в незначительном количестве углерод, область феррита  левее линий GPQ и AHN, обозначается Feα;

• аустенит – структура, представляющая собой твердый раствор  углерода в γ-железе, область аустенита  на диаграмме NJESG, обозначается Feγ.

Три горизонтальные линии  на диаграмме HJB, ECF, PSK указывают на протекание трех нонвариантных реакций. Вариантность – это число степеней свободы  системы. Если число степеней свободы  равно нулю (нонвариантная система), то нельзя изменить внешние и внутренние факторы системы (температуру, давление, концентрацию) без того, чтобы это  не вызвало изменение числа фаз.

При 1499 °С (линия HJB) протекает  перитектическая реакция:

Ж + Feα → Feγ

Перитектическая реакция  представляет собой реакцию, когда  жидкость реагирует с ранее выпавшими  кристаллами и образует новый  вид кристаллов.

В результате перитектической  реакции образуется аустенит. Реакция  имеет место только у сплавов, содержащих углерода от 0.1 до 0.5%.

При температуре 1147 °С (горизонталь ECF) протекает эвтектическая реакция:

Ж → Feγ + Ц

Эвтектическая реакция –  реакция кристаллизации одновременно двух (или более) видов кристаллов из жидкости. Механическая смесь двух (или более) видов кристаллов называется эвтектикой. В результате этой реакции  образуется эвтектическая смесь. Эвтектическая  смесь аустенита и цементита  называется ледебуритом. Эта реакция  протекает у всех сплавов, содержащих углерода > 2.14%.

При температуре 727 °С (горизонталь PSK) протекает эвтектоидная реакция:

Feγ → Feα + ЦII

Превращение протекает аналогично кристаллизации эвтектики, но исходным раствором является не жидкость, а  твердый раствор.

Такое превращение называется эвтектоидным, а смесь полученных кристаллов эвтектоидом. Эвтектоидная смесь феррита и цементита называется перлитом и имеет вид перламутра. У всех сплавов, содержащих свыше 0.02% углерода, т.е. практически у всех промышленных железоуглеродистых сплавов имеет место перлитное (эвтектоидное) превращение.

Кристаллы выделившиеся из твердого раствора называются вторичными кристаллами и обозначаются символом II (например Цп) в отличие от первичных  кристаллов, выделяющихся из жидкости.

У всех сплавов, содержащих менее 2.14% углерода, в результате первичной  кристаллизации получается структура  аустенита; у всех сплавов содержащих более 2.14% углерода, структура состоит  из ледебурита с избыточным аустенитом или цементитом.

Это различие в структуре  при высоких температурах и создает  существенное отличие в технологических  и механических свойствах сплавов.

Наличие эвтектики делает сплав нековким, вместе с тем более  низкая температура плавления высокоуглеродистых сплавов облегчает применение их как литейных материалов.

Железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2.14% углерода называются сталями, а более 2.14% – чугунами.

Различают три группы сталей:

• эвтектоидные, содержащие около 0.8% углерода, их структура перлит;

• доэвтектоидные, содержащие < 0.8% углерода, их структура Ф+П (феррит + перлит) ;

• заэвтектоидные 0.8÷2 % углерода, имеют структуру ЦII + П (цементит вторичный + перлит).