Тектоидным

В процессе кристаллизации

Из диаграммы Fe–Ц (см. рис. 2.1.1) следует, что все стали в результате за-

твердевания (т.е. непосредственно ниже линии солидус NJBE) приобретают од-

нофазную аустенитную структуру (А).

Видно также, что при дальнейшем охлаждении они пересекают ряд линий

диаграммы, значит в них происходят превращения в твердом состоянии. Эти

превращения вызваны явлением полиморфизма железоуглеродистых сплавов (а

также уменьшением растворимости С в А (линия ЕS) и Ф (линия PQ) с пониже-

нием температуры). Как следует из диаграммы Fe–Ц, эти превращения в сталях заканчиваются на линии PSK (727 оС), т.к. ниже этой температуры какие – либо

критические линии отсутствуют.

На примере стали, содержащей 0,8 %С (т. S), видно, что превращение, происходящее при Т £ 727 оС, заключается в распаде аустенита на смесь фер-рита и цементита:

охл .

А S ® Фр+ Ц, (2.1)

где индексы S и Р показывают содержание С в аустените и феррите соответст-

венно (в цементите оно не указывается, т.к. при любой температуре равно

6,67 %С).

Такое превращение, когда при постоянной температуре из одной твердой

фазы образуются две другие (при фиксированных составах фаз) называется эв-

В железоуглеродистых сплавах эвтектоидное превращение (2.1) называ-

ется перлитным, поскольку в результате него образуется перлит - чередую-

щаяся смесь тонких кристаллов (пластинок) феррита и цементита – структу-

1Такие структуры формируются в соответствии с диаграммой фазового равновесия Fe–Ц при очень медленном охлаждении из жидкого состояния. Быстрое охлаждение может при-вести к появлению иных структур (см. тему 2.2).

2В легированных сталях с большим количеством специальных примесей структура может принципиально измениться по сравнению с рассматриваемыми здесь углеродистыми сталя-ми (см. тему 2.3).

ра, напоминающая перламутровый (жемчужный) узор раковин.

В зависимости от содержания С углеродистые стали делятся на

доэвтектоидные (0,02…0,8 %С), эвтектоидные (»0,8 %С), заэвтектоидные

(0,8…2,14 %С).

Из приведенного выше обсуждения очевидно, что равновесная структу-

ра эвтектоидной стали – перлит (см. рис. 2.1.2 в).

а) б) в) г)

Рис. 2.1.2. Структура технического железа (а), доэвтектоидной (б), эвтектоидной (в), заэтвектоидной (г) сталей

В доэвтектоидных сталях помимо перлита (П) в структуре содержат-ся кристаллы избыточного 1 феррита, образовавшиеся из аустенита при охла-

ждении между линиями GS и PS (рис. 2.1.2 б).

В заэвтектоидных сталях перлитному превращению предшествует вы-деление вторичного цементита (ЦII)2 из аустенита, поскольку предельное со-держание С в А уменьшается с понижением температуры (по линии ES). По-этому структура заэвтектоидных сталей состоит из зерен перлита, разде-ленных сеткой кристаллов ЦII (см. рис. 2.1.2 г).

Таким образом, основной структурной составляющей углеродистых

1По сравнению с Ф, присутствующим в перлите.

2Цементит, кристаллизующийся из жидкой фазы в сплавах, содержащих > 2,14 %С, принято называть первичным (ЦI).

сталей в равновесном состоянии является перлит (см. рис. 2.1.2). Эвтекто-

идная сталь содержит одну структурную составляющую (П), все остальные

стали по две: доэвтектоидные П + Ф, заэвтектоидные П + ЦII.

В сплавах, содержащих < 0,02 %С (левее т. Р, см. рис. 2.1.1), перлит в структуре отсутствует, т.к. в процессе охлаждения они не пересекают линию перлитного превращения (PSK). Эти сплавы называются техническим железом в отличие от химически чистого Fe, представленного на диаграмме Fе – Ц вер-тикалью ANG0). Структура технического Fе – феррит (хотя в сплавах, содер-жащих 0,01…0,02 %С присутствует небольшое количество третичного цемен-

тита – ЦIII).

Заметим, что несмотря на разнообразие структур1, (обусловленное тем,

что сплавы с разным содержанием углерода пересекают при охлаждении раз-

личные линии диаграммы Fe –Ц), фазовый состав сплавов, содержащих

>0,01%С, одинаков – Ф + Ц.