3.4. Фазовые превращения в чугунах.

К чугунам относится область диаграммы от 2,14 до 6,67% углерода по массе. Рассмотрим превращение в чугунах, на примере трёх сплавов различного состава.

V сплав – 4,3% углерода.

VI сплав – .

VII сплав – .

Сплав (V) начинает кристаллизоваться в точке C (). При этом из жидкого расплава при постоянной температуре образуются одновременно кристаллы аустенита и цементита. Это есть ни что иное как эвтектическое превращение жидкого расплава в механическую смесь аустенита с цементитом, т.е. ледебурит, идёт по формуле (2). После завершения эвтектического превращения, сплав (V) состоит зёрен ледебурита, представляющую из себя механическую смесь кристаллов аустенита с цементитом. На линии PSK аустенит, входящий в состав ледебурита, превращается в перлит. Поэтому ниже этой линии, вплоть до комнатной температуры, сплав состоит из зёрен ледебурита, который представляет собой уже смесь перлита с цементитом. Сплав, содержащий 4,3% углерода и имеющий структуру ледебурита, называют эвтектическим белым чугуном.

Сплавы типа (VI) относятся к доэвтектическим чугунам. Они начинают кристаллизоваться в точке 15 с выпадением из жидкого расплава кристаллов аустенита. При уменьшении температуры до точки 16 доля кристаллов аустенита нарастает, а количество жидкости уменьшается, при этом жидкость обогащается углеродом. В точке 16 содержание углерода соответствует точке C, т.е. 4,3%. Эта жидкость при указанной температуре превращается в ледебурит посредствам эвтектической реакции (2). После завершения эвтектического превращения, сплав будет состоять из кристаллов аустенита состава точки E и ледебурита. При дальнейшем снижении температуры до точки 17 наблюдается выпадение кристаллов вторичного цементита, по причине снижения растворимости углерода в аустените. В точке 17, т.е. на линии эвтектоидного превращения, аустенит по составу соответствует точке S. Превращается в перлит по средствам эвтектоидной реакции (3). Таким образом, при комнатных температурах этот сплав будет состоять из зёрен перлита, сетки вторичного цементита и зёрен ледебурита, представляющей собой смесь перлита с цементитом.

Сплав (VII) с содержанием углерода от 4,3-6,67% называется заэвтектический белый чугун. Эти чугуны начинают кристаллизоваться с выпадением из жидкого расплава кристаллов цементита, который в данном случае называют первичным. По мере уменьшения температуры доля кристаллов первичного цементита нарастает, а относительное количество жидкой фазы уменьшается. При этом жидкий расплав углеродом обедняется (по причине выпадения из жидкости богатого углеродом цементита) на линии эвтектического превращения ()EF не успевая закристаллизоваться, жидкая фаза будет содержать 4,3% углерода (т.е. по химическому составу будет соответствовать точке C). При указанной температуре эта жидкость превратится в ледебурит, по средствам эвтектической реакции (2). После завершения эвтектического превращения сплав будет состоять из кристаллов первичного цементита и ледебурита, представляющего собой механическую смесь аустенита с цементитом. На линии эвтектоидного превращения PSK () аустенит, входящий в состав ледебурита, превращается в перлит. Таким образом, при температурах нижесплав (VII) состоит из зёрен первичного цементита и ледебурита, представляющего собой механическую смесь перлита с цементитом. При всей сложности структуры сталей и чугунов, фазовый состав этих сплавов один и тот же – это феррит и цементит.