10.3. Характеристика фазовых превращений

ABCD – линия ликвидус, при достижении температур, соответствующих при охлаждении сплава этой линии, в сплавах начинают появляться первые кристаллы твёрдой фазы.

AHJЕCF – линия солидус, при достижении температур, соответствующих при охлаждении сплава этой линии, в сплавах исчезают последние капли расплава.

Линии полиморфных превращений: линии HN и NJ – превращение džg; линии GS и PG – превращение gža.

Образование цементита в сплавах при охлаждении:

линия DC: L ž Fe₃C^I

линия ES: g ž Fe₃C^II

линия PQ: a ž Fe₃C^III

HJB – линия перитектического превращения, протекающего при постоянной температуре, равной 1499C, с постоянными концентрациями участвующих компонентов:

t = 1499C: L_0,5+_0,1_0,16 линия HJB

Сплавы с содержанием до 0,1% С не претерпевают перитектического превращения.

В точке перитектики J, то есть в сплаве содержащем 0,16% С, в результате перитектического превращения из жидкого расплава (с концентрацией 0,5% С) и кристаллов -феррита (Fe_) (с концентрацией 0,1% С) образуется аустенит Fe_ (с концентрацией 0,16% С). То есть все исходные кристаллы  и вся жидкая фаза полностью расходуются на образование аустенита.

С = 0,16% L_0,5+_0,1_0,16 HJB (1499C)

Сплавы, содержащие от 0,1 до 0,16% С испытывают перитектическое превращение с избытком кристаллов Fe_, поэтому при температурах ниже линии HJ такие сплавы будут двухфазными (+) до температур, соответствующих линии солидус NJ, после чего сплавы приобретут однофазную структуру – аустенит ().

0,1%  С  0,16% L_0,5+_0,1_0,1+_0,16. HJB (1499C)

Fe_  Fe_ HJ NJ

В сплавах, содержащих от 0,16 до 0,5% С при перитектическом превращении -фаза расходуется полностью, а жидкая фаза остается в избытке, поэтому при температурах ниже линии JB сплав будет двухфазным (L+), и процесс кристаллизации закончится по достижении температур, соответствующих линии солидус JE, после чего сплавы приобретут однофазную структуру – аустенит().

0,16%  С  0,5% L_0,5+_0,1 L_0,5+_0,16 HJB (1499C)

L  Fe_ JВ JЕ

При температурах, соответствующих линии ВС, из жидкого расплава кристаллизуется аустенит (g), а по линии CD – цементит первичный (Fe₃C^I).

Горизонталь ЕCF – линия эвтектического превращения, протекающего при постоянной температуре 1147С. В точке эвтектики С (при концентрации углерода 4,3%) из жидкого сплава одновременно кристаллизуются аустенит и цементит, образуя эвтектику, которая называется ледебуритом:

t = 1147С: L_4,3 _2,14+Fe₃C_6,67 линия ЕCF

(+Fe₃C) - ледебурит (смесь аустенита и цементита)

Сплавы содержащие от 0,5 до 2,14% С, кристаллизуются в интервале температур, ограниченном линиями BC и JE. После затвердевания сплавы имеют однофазную структуру – аустенит.

При кристаллизации доэвтектических сплавов (чугунов), содержащих от 2,14 до 4,3%С, из жидкой фазы по достижении температур, соответствующих линии ликвидус ВС, сначала выделяются кристаллы аустенита, а при 1147С (линия ECF) в них происходит эвтектическая реакция с образованием ледебурита (+Fe₃C).

Заэвтектические сплавы (чугуны), содержащие от 4,3 до 6,67% С, начинают затвердевать по достижении температур, соответствующих линии CD. Из жидкости выделяются кристаллы цементита первичного (Fe₃C^I), а по достижении 1147С в этих сплавах происходит эвтектическое превращение с образованием ледебурита (+Fe₃C).

Критические точки, образующие линию GS, соответствует температурам начала распада аустенита с выделением из него феррита (a), а линия ES соответствует температурам начала распада аустенита с выделением из него цементита вторичного (Fe₃C^II).

Горизонталь PSK – линия эвтектоидного превращения, протекающего при постоянной температуре 727С. В результате эвтектоидного превращения образуется перлит (П):

t = 727С: _0,8_0,02+Fe₃C_6,67 PSK

(+Fe₃C)- перлит (смесь феррита и цементита)

Сплавы содержащие не более 0,02%С (точка Р), называют техническим железом.

Сплавы, имеющие концентрацию углерода от 0,02 до 0,8% С, называют доэвтектоидными сталями. Сталь с 0,8% С называют эвтектоидной. Сплавы, содержащие от 0,8 до 2,14% С, называют заэвтектоидными сталями.

Линия PQ при охлаждении соответствует началу выделения из феррита (a) цементита третичного (Fe₃C^III).