ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диаграмма системы железо — углерод из "Правило фаз Издание 2" Фазовые превращения второго рода происходят в кристаллах при переходе от одной степени симметрии в другую, при превращении ферромагнитных веществ (например, железа) в парамагнитное состояние, при переходе металла в сверхпроводящее состояние, при превращении гелия I в гелий П. [c.244] Современный вид диаграммы железо—углерод приведен на рис. 70. В ее уточнении принимали участие многие как отечественные, так и зарубежные исследователи. Диаграмма охватывает область составов от О до 7% углерода. Буквы, отмечающие различные точки диаграммы, приняты в качестве стандартных обозначений во всей научной литературе. [c.246] Чистое железо кристаллизуется в виде трех модификаций а, у и б, каждая из которых устойчива в своем интервале температур. Твердые растворы углерода в этих модификациях называются соответственно а-феррит, аустенит и б-феррит. Модификации а и б обладают одинаковой кубической объемно центрированной решеткой, модификация у тоже кубической, но гранецентрированной. Последний тип решетки допускает значительно большую растворимость углерода. [c.246] Превращение кристаллических модификаций в твердой фазе Д. К. Чернов установил, наблюдая самопроизвольные разогревы при охлаждении раскаленных болванок. Этим вспышкам в термическом анализе отвечают изломы на кривых охлаждения. Температуры превращения твердой фазы в системе Ре — С называются критическими точками Чернова. [c.246] Затвердевшая эвтектика из аустенита и цементита называется ледебуритом. Расплав, содержащий 4,3% С, дает при застывании только ледебурит. [c.247] При охлаждении аустенита ниже 1150° С происходит его перекристаллизация. Из твердых растворов, содержащих менее 0,9%, в первую очередь выделяется феррит, а при содержании углерода более 0,9% в первую очередь выделяется цементит. Он называется вторичный цементит. В обоих случаях состав остающегося твердого раствора приближается к эвтектоидной точке 5. Эвтектоидной точкой называется точка, отвечающая составу твердого раствора и температуре, при которых происходит одновременное выделение кристаллов обоих компонентов системы. На диаграмме, описывающей кристаллизацию жидкого раствора, эта точка отвечает эвтектической точке . В эвтектоидной точке происходит одновременное выделение кристаллов феррита и цементита в виде тонкой слоистой смеси, называемой перлитом. Расплав, содержащий 0,9% С, при охлаждении может образовать чистый перлит. Если же содержание углерода в расплаве меньше или больше 0,9%, то в перлит вкраплены более крупные кристаллы соответственно феррита или РезС, которые образуются до выпадения перлита. [c.247] Регулируя состав исходного расплава, скорость охлаждения и продолжительность выдержки при выбранных по диаграмме температурах, можно получать самые различные структуры. [c.247] Если систему, охлажденную по заданному режиму, затем закалить, т. е. очень быстро охладить, то все дальнейшие превращения сильно тормозятся, и созданная структура сохраняется, хотя и является термодинамически неустойчивой. Это и есть путь получения различных сортов стали. Следует добавить, что в процессе закалки стали могут образоваться еще различные другие, не упомянутые здесь, неустойчивые кристаллы, например, при очень быстром охлаждении получается мартенсит, представляющий собой феррит, пересыщенный углеродом. Возможность образования подобных систем еще больше усложняет разнообразие в структурах стали. [c.248] Отпуском называется изменение микроструктуры стали после нагрева и медленного охлаждения. В результате подобной термической обработки происходит приближение к микроструктурам, равновесным при более низких температурах. [c.248] Исследование и уточнение диаграммы железо — углерод все еще полностью не закончено. В связи с этим в литературе время от времени появляются новые данные относительно положения отдельных точек на диаграмме. Каждое, даже небольшое уточнение диаграммы значительно повышает ее практическую ценность. [c.248] Диаграммы типа а получаются при добавках к железу марганца, кобальта, никеля, платиновых металлов тип б получается при добавках меди, золота, цинка, углерода, азота тип в — при добавках бериллия, алюминия, кремния, титана, олова, фосфора, мышьяка, ванадия, сурьмы, хрома, ,10либдена, вольфрама тип г — при добавках бора, церия, циркония, ниобия,тантала. [c.249] Из сопоставления этих четырех схем видно, что элементы подгруппы а способствуют образованию кристаллов моди-фикации, в виде которой затвердевают расплавы как при малых, так и при больших добавках второго компонента к железу. Элементы подгруппы б, к которым относится и углерод, дают диаграммы состояния, подобные изображенной на рис. 70. Все эти элементы могут образовывать с железом химические соединения подобно РезС в случае углерода. Области твердых растворов, образующихся на основе этих соединений, обозначены буквой е. [c.249] Элементы подгруппы в способствуют образованию кристаллических модификаций а и б (которые на данной диаграмме можно рассматривать как одну и ту же модификацию). Область равновесного существования модификации у на диаграммах этого типа резко сокращена. [c.249] Элементы подгруппы г подобно элементам подгруппы б могут давать с железом химическое соединение. Область твердых растворов, образующихся на основе этих соединений, обозначена буквой е. Диаграммы б и г похожи одна на другую, но отличаются размерами соответствующих областей, например, областями также наклонами границ между областями можно, например, сопоставить границы, разделяющие области б и б+у и т. д. [c.249] Необходимо еще раз подчеркнуть, что все четыре диаграммы являются лишь схемами, и настоящие диаграммы состояния железа, взятого в сочетании с каждым из перечисленных элементов, содержат ряд дополнительных подробностей или осложнений, не отраженных на диаграммах рис. 71, а, б, в, г. Также, как диаграмма рис. 70, не совпадает с типовой диаграммой 716. [c.249] Наши возможности в этом направлении расширяются еще больше при одновременных добавках двух, трех и еще более различных элементов. Несмотря на громадную работу, проведенную к настоящему времени во всех странах, еще далеко не исчерпаны все способы сочетания различных добавок и изменений пропорций между ними. Поэтому для поисков новых сортов стали открыты еще широкие возможности. [c.250] Диаграмма железо—углерод является первой фазовой диаграммой, использованной в металлургии. После того как было начато систематическое изучение фазовых диаграмм, развитие металлургии стало на прочную научную основу. [c.250] Вернуться к основной статье