Фазовые состояния Ж. с.

Фазовые состояния Ж. с. при
разных составах и темп-pax описываются диаграммами стабильного (рис. 1,а)
и мета-стабильного (рис. 1,б) равновесий. В стабильном состоянии в Ж. с.
встречаются жидкий раствор углерода в железе (Ж), три твёрдых раствора
углерода в полиморфных модификациях железа (табл. 1) -
-раствор ,-раствор
(ау-стенит) и-раствор (-феррит),
и графит (Г).

Табл. 1. - Кристаллические фазы железоуглеродистых сплавов
Название фазы	Природа фазы	Структура
	Твёрдый раствор внедрения углерода в a-Fe	Объёмноцентрированная кубическая
	Твёрдый раствор внедрения углерода в y-Fe	Гранецентриро- ванная кубическая
	Твёрдый раствор внедрения углерода в б-Fe	Объёмноцентрированная кубическая
	Полиморфная модификация углерода	Гексагональная слоистая
	Карбид железа, Fe	Ромбическая

В метастабильном состоянии
в Ж. с. встречаются Ж,,-растворы
и карбид железа Feс. в однофазных и двухфазных состояниях указаны на диаграммах. При некоторых
условиях в Ж. с. могут существовать в равновесии и три фазы.

Рис. 1. Диаграммы состояния
железоуглеродистых сплавов: а - стабильных равновесии; б - метастабильных
равновесии; в - с двойными линиями.

При темп-рах НВ возможно
перитектич. равновесие E'C'F'
- эвтектич. стабильное равновесие
при ECF - эвтектич. метастабильное равновесие
при P'S'K' - эвтектоидное стабильное равновесие
при PSK - эвтектоидное метастабильное равновесие
, Диаграммы а и о вычерчиваю и в одной координатной системе (рис. 1, в).
Такая сдвоенная диаграмма наглядно характеризует относит. смещение однотипных
линий равновесия и облегчает анализ Ж. с., содержащих стабильные и метастабильные
фазы одновременно.

Осн. причиной появления в
Ж. с. высокоуглеродистой метастабильной фазы в виде цементита являются
трудности формирования графита. Образование графита в жидком растворе Ж
и твёрдых растворах а и у связано с практически полным удалением
атомов железа из участков сплава, где зарождается и растёт графит. Оно
требует значит. атомных передвижений. Если Ж. с. охлаждаются медленно или
длительно выдерживаются при повышенных темп-рах, атомы железа успевают
удалиться из мест, где формируется графит, и тогда возникают стабильные
состояния. При ускоренном охлаждении и недостаточных выдержках удаление
малоподвижных атомов железа задерживается, почти все они остаются на месте,
и тогда в жидких и твёрдых растворах зарождается и растёт цементит. Необходимая
для этого диффузия легкоподвижных при повышенных темп-pax атомов углерода,
не требующая больших выдержек, успевает происходить и при ускоренном охлаждении.
Помимо осн. фаз, указанных на диаграммах, в технич. Ж. с. встречаются небольшие
количества и др. фаз, появление к-рых обусловлено наличием примесей. Часто
встречаются сульфиды (FeS, MnS), фосфиды (Fеи примесей (FeO, МnО, А1ТiOлиниями на диаграммах отмечены точки Кюри, наблюдающиеся в Ж. с. в связи
с магнитными превращениями феррита (768° С) и цементита (210° С).

Строение Ж. с. определяется
составом, условиями затвердевания и структурными изменениями в твёрдом
состоянии. В зависимости от содержания углерода Ж. с. делят на стали и
чугуны. Стали с концентрацией углерода, меньшей чем эвтектоидная
S'
и
S
(табл. 2), называют доэвтектоидными, а более высокоуглеродистые - заэвтектоидными.

Чугуны с концентрацией углерода,
меньшей чем эвтектич. С¹ и С, называют доэвтектич., а более
высокоуглеродистые - заэвтектич. Затвердевание сталей, содержащих до 0,5%
С, начинается с выпадения кристаллов-раствора
обычно в виде денд-ритов. При концентрациях углерода до 0,1% кристаллизация
заканчивается образованием однофазной структуры-раствора.
Стали с 0,1-0,5% С после выделения нек-рого количествараствора
испытывают перитектич. превращение
. В интервале концентраций 0,10-0,16% С оно приводит к полному затвердеванию,
а в интервале 0,16- 0,50% С кристаллизация завершается при охлаждении до
темп-ры линии IE. В Ж. с. с 0,5-4,26% С кристаллизация начинается
с выделения-раствора также
в виде дендритов. Стали полностью затвердевают в интервале температур,
ограниченном линиями ВС и IE, приобретая однофазную аустенитную
структуру. Затвердевание же чугунов, начинаясь с выделения избыточного
(первичного)-раствора, заканчивается
эвтектич. распадом остатка жидкости по одному из трёх возможных вариантов:
Ж->

В первом случае получаются
т. н. серые чугуны, во втором - белые, в третьем - половинчатые. В зависимости
от условий кристаллизации графит выделяется в виде разветвл. или шаровидныхвключений,
а цементит -в виде монолитных пластин или проросших разветвлённым аустенитом
(т. н. ледебурит). В Ж. с., содержащих более 4,26-4,3% С, кристаллизация
переохлаждённого ниже линии D¹С¹ расплава в условиях
медленного охлаждения начинается с образования первичного графита разветвлённой
или шаровидной формы. В условиях ускоренного охлаждения (при переохлаждениях
ниже линии DC) образуются пластины первичного цементита (рис. 2, л).
При промежуточных скоростях охлаждения выделяются и графит, и цементит.
Кристаллизация заэвтектич. чугунов, так же как и доэвтектич., завершается
распадом остатка жидкости на смесь 7

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я