Стали, как указывалось выше, являются сплавами железа с углеродом.
Структуры углеродистых сталей в зависимости от содержания в них углерода, а также структурные превращения, которые происходят в этих сталях при нагреве и медленном охлаждении, изучаются по диаграмме Fe—С.
На рисунке приведена часть диаграммы Fe—С, характеризующая структуры сталей. Диаграмма дана в несколько упрощенном виде.
Прежде чем рассматривать структурные превращения в сталях, выясним, какие структуры в них встречаются при комнатных температурах и при нагреве.
Линии диаграммы определяют температуры, при которых в сталях происходят какие-либо структурные, превращения.
Феррит
Феррит — твердый раствор углерода в железе а. При комнатной температуре в феррите может растворяться не более чем 0,006% углерода.
Если содержание углерода встали больше чем 0,006%, то, кроме феррита, в структуре стали имеются другие структурные составляющие.
Феррит обладает небольшой прочностью и твердостью, но высокой пластичностью. Он имеет хорошие магнитные свойства.
Цементит
Цементит — химическое соединение железа с углеродом, отвечающее формуле Fe3C. Содержание углерода в цементите составляет 6,67% и не изменяется во всем интервале температур, вплоть до температуры плавления.
Цементит является самой твердой структурной составляющей стали. Он имеет высокую прочность, но чрезвычайно хрупок.
Перлит
Перлит — механическая смесь феррита и цементита (после травления эта структура имеет перламутровый отлив).
Перлит бывает пластинчатым (цементит в виде пластинок) и зернистым (цементит в виде зернышек). Твердость перлита выше, чем у феррита, но меньше, чем у цементита.
Аустенит
Аустенит (название дано в честь английского металловеда Аустена) — твердый раствор углерода в железе γ (модификация железа с гранецентрированной кристаллической решеткой). Максимальная растворимость углерода в железе γ составляет 2% при температуре 1130°.
Аустенит имеет невысокую твердость, обладает достаточно высокой прочностью наряду с хорошей пластичностью, большой стойкостью против коррозии, высоким электросопротивлением. Он немагнитен.
Диаграмма железоуглеродистых сплавов
Вернемся к вышеприведенной диаграмме, так линия АС показывает, при каких температурах при охлаждении начнется процесс кристаллизации в стали. Линия АЕ показывает, при каких температурах кристаллизация закончится, т.е. сплав затвердеет.
Из диаграммы видно, что чистое железо кристаллизуется при постоянной температуре (1539°).
Сталь с содержанием С=0,8% кристаллизуется не при постоянной температуре, а в некотором интервале температур. Точка 1 определяет температуру начала кристаллизации, точка2 — температуру конца кристаллизации стали с содержанием С = 0,8%.
Таким образом, при температурах ниже линии АЕ сталь будет находиться в твердом состоянии и структура стали будет аустенит. При этом весь углерод, который в стали имеется, будет растворен в аустените.
Структура аустенита сохранится в стали и при последующем охлаждении до температур, определяемых линиямиGS иSE.
§
