В.№27 Диаграмма состояния железо-цементит. Процессы, происходящие при структурообразовании железоуглеродистых сплавов.

Диаграмма состояния железо-углерод

Сплавы железа с углеродом являются основой большой группы конструкционных материалов.

Диаграмма состояния должна распространяться до 100% (С), однако сплавы с содержанием углерода более φ 5 % не используются, и кроме того железо с углеродом образует химическое соединение Fe₃C (карбит железа). При содержании углерода 6,67% соединение называется цементит, поэтому рассматривают диаграмму железо-цементит.

 

Цементит

Цементит – химическое соединение Fe₃C, полиморфных превращений не испытывает, температура плавления не установлена свыше 1250⁰, при комнатной температуре является слабым феромагнитом, точка Кюри 217⁰.

Цементит очень тверд и прочен, и обладает практически нулевой пластичностью.

Цементит может образовывать твердые растворы замещения, атомы железа могут замещаться атомами других металлов, а атомы углерода атомами других не металлов.

Твердый раствор на базе цементита называется легированным цементитом.

Цементит относительно не устойчивое соединение и при определенных условиях распадается с образованием железа и графита.

В системе железо-углерод могут быть следующие фазы

1 Феррит

2 Аустенит

3 Цементит

4 Жидкая фаза

Феррит

Феррит – твердый раствор, внедрение углерода в альфа-железе, принимает к αFe, переменная растворимость углерода, минимальная при комнатной температуре, точка Q =0,006%, максимальная точка Р = 0,02%

Высокотемпературный феррит имеет максимальную концентрацию в точке Н=0,01%.

По свойствам феррит близок к железу, он мягок, пластичен и магнетик до температуры 768⁰.

Аустенит

Аустенит – твердый раствор внедрения углерода в гамма железо, переменную растворимость углерода имеет. Минимальную точку S=0,8% при температуре 727⁰С.

Линия PSK максимальная в точке Е=2,14% при температуре 1147⁰.

Линия ЕСF характеризуется высокой пластичностью. При растворении в железе других элементов области существования аустенита и феррита могут меняться.

В системе железо-углерод различают цементит первичный, вторичный и третичный. Они не отличаются по составу и свойствам, различны только по образованию.

- цементит первичный – кристаллизует из железной фазу (по линии СD)

- цементит вторичный – выделяется из аустенита, (по линии SE), вследствие переменной растворимости углерода в аустените.

- цементит третичный выделяется из феррита, (по линии PQ), в результате переменой растворимости углерода в феррите.

Эвтектика системы железо углерод – называет ледебурит.

PSK – линия эвтектоидного превращения.

Эвтектоид системы железо-углерод называется перлит. А→Ф+Ц_II