ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические свойства железа. Диаграмма состояния системы железо — углерод из "Общая химия 1986" Температуры фазовых превращений железа хорошо видны на кривой ох.ла-ждения в виде остановок — горизонтальных площадок (см. рис. 167). Как видно, кроме площадок, отвечающих перечисленным точкам, на кривой охлаждения имеется еще одна остановка — при 768 °С. Эта температура связана не с перестройкой решетки, а с изменением магнитных свойств а-железа. При температурах выше 768 Х железо немагнитно, а ниже 768 С — магнитно. Немагнитное а-железо иногда называют р-железом, а модификацию а-железа, устойчивую при температурах от 1394 °С до плавления, — 6-железом. [c.653] Железо — серебристый пластичный металл. Оно хорошо поддается ковке, прокатке и другим видам механической обработки. Механические свойства железа сильно зависят от его чистоты — от содержания в нем даже весьма малых количеств других элементов. [c.653] Твердое железо обладает способностью растворять в себе многие элементы. В частности, растворяется в железе и углерод. Его растворимость сильно зависит от кристаллической модификации железа и от температуры. В а-железе углерод растворяется очень незначительно, в -железе — гораздо лучше. Раствор в у-железе термодинамически устойчив в более широком интервале температур, чем чистое у-железо. Твердый раствор углерода в а-железе называется ферритом, твердый раствор углерода в у-железе — аустенитом. [c.653] ВЫСОКОЙ твердостью (близка к твердости алмаза) и хрупкостью. При температуре около 1600°С цементит плавится . [c.654] Механические свойства феррита и аустенита зависят от содер-л ания в них углерода. Однако при всех концентрациях углерода феррит и аустенит менее тверды и более пластичны, чем цементит. [c.654] Диаграмма состояния системы Ре—С сложнее, чем рассмотренные в главе XVI основные типы диаграмм состояния металлических систем. Однако все ее точки, кривые и области подобны тем, которые были описаны в 195. Особенности ее обу-словлены уже упомянутыми обстоятельствами существованием двух модификаций кристаллического железа, способностью обеих этих модификаций образовывать твердые растворы с углеродом, способностью железа вступать в химическое соединение с углеродом, образуя цементит. [c.654] Левая ось диаграммы соответствует чистому железу, правая — карбиду РезС (цементиту). Точки А -а D показывают температуру плавления железа и карбида, точки G и N — температуры превращений а- и у-железа друг в друга. [c.655] Линия AB D — это кривая температур начала кристаллизации жидких сплавов, линия AHJE F — кривая температур начала плавления твердых сплавов. Все линии, лежащие ниже последней кривой, отвечают равновесиям между твердыми фазами. [c.655] Остальным областям диаграммы отвечают гетерогенные системы-смеси кристаллов двух фаз или кристаллов и расплава. [c.655] Рассмотрим важнейшие превращения, происходящие при медленном охлаждении расплавов различных концентраций. Это поможет нам разобраться в том, какие сплавы соответствуют областям гетерогенности диаграммы. [c.655] Пусть мы имеем расплав, содержащий 0,8% углерода. Его кристаллизация начнется в точке У (рис. 169). При охлажденни расплава до температуры, отвечающей этой точке, будут выпадать кристаллы аустенита их состав отвечает точке 2. Расплав при этом обогащается углеродом, и его состав изменяется по линии ВС. Состав кристаллов в процессе кристаллизации изменяется по кривой JE. Когда состав кристаллов достигнет точки 3, кристаллизация закончится. Как всегда при образовании твердого раствора, одновременно идет процесс диффузии в твердой фазе, в результате чего при медленном охлаждении состав всех кристаллов получается одинаковым. [c.655] Если исходный расплав содержит не 0,8% углерода, а несколько меньше, например 0,7%, то образующийся при кристаллизации аустенит начнет распадаться не при 727 С, а при более высокой температуре (точка 1 на рис. 170). Превращение начнется с выделения кристаллов феррита (точка 2 на рис. 170), содержание углерода в котором очень мало. Вследствие этого остающийся аустенит обогащается углеродом и при дальнейшем охлаждении его состав изменяется по кривой GS. По достижении точки S начинается эвтектоидное превращение при постоянной температуре, по окончании которого сталь будет состоять из феррита и перлита. Из сказанного вытекает, что области 3 на диаграмме (см. рис. 168) соответствует смесь жидкого сплава с кристаллами аустенита, области 5 — смесь кристаллов феррита и аустенита и области 10 — смесь перлита с кристаллами феррита. [c.656] Если исходный расплав содержит более 0,8% углерода (но менее чем 2,14%), например 1,5%, то распад аустенита начнется с выделения цементита (точка 3 на рис. 170). Вследствие выделения РезС — фазы, богатой углеродом, — остающийся аустенит обогащается железом, так что при дальнейшем охлаждении его состав изменяется по кривой ES. В точке S начинается выделение перлита. В итоге получается сталь со структурой, состоящей из цементита и перлита. Таким образом, области 6 на диаграмме (рис. 168) отвечает смесь кристаллов цементита и аустенита, а области и — смесь перлита с кристаллами цементита. [c.656] Обратимся теперь к сплавам, содержащим более 2,14% углерода. Первичная кристаллизация в этом случае заканчивается эвтектическим превращением при 1147°С, когда из расплава, содержащего 4,3% углерода (точка С на рис. 168), выделяется эвтектический сплав аустенита и цементита. [c.656] то кристаллизация начнется и закончится при одной и той л е температуре 1147°С. [c.656] В случае сплавов, содсржаш,н.х меньше 4,3% углерода (но больше 2,14%), образованию эвтектики будет предшествовать выделение аустенита. При содержании углерода выше 4,3% кристаллизация начнется с выделением цементита, но по достижении точки С на диаграмме также будет наблюдаться образование эвтектики. Таким образом, в результате кристаллизации жидких сплавов, содержащих более 2,14% углерода, первоначально получается структура, состоящая либо только из эвтектики, либо из эвтектики с кристаллами аустенита или цементита. [c.657] В то же время, как мы видели раньше, при кристаллизации жидких сплавов, содержащих меньше 2,14% углерода, первоначально получается аустенит. Это различие в структуре при высоких температурах создает различие в технологических и механических свойствах сплавов. Эвтектика делает сплавы нековкими, но ее низкая температура плавления облегчает применение высокоуглеродистых сплавов как литейных материалов. Железоуглеродные сплавы, содержащие меньше 2,14% углерода, называются сталями, а содержаш,ие больше 2,14% углерода — чугунами. [c.657] Эта граница (2,14% углерода) относится к железоуглеродным сплавам, не содержащим других элементов. В присутствии третьего элемента вид диаграммы состояния изменяется, в частности границы устойчивости аустенита в некоторых случаях смещаются в сторону низких температур. [c.657] Вернуться к основной статье