Диаграмма состояния железо – углерод приведена на рисунке. Линии на диаграмме отделяют области существования различных жидких и твердых фаз. Диаграмма построена по данным экспериментальных исследований структуры железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов) после (или в процессе) медленного нагрева и охлаждения.
Шкала концентрации углерода на диаграмме доведена только до 6,67% С, т.к. сплавы с большей концентрацией углерода не имеют практического применения.
На диаграмме есть области существования следующих фаз: жидкости (Ж), аустенита (А), цементита (Ц), феррита (Ф).
Жидкий раствор углерода в железе существует при температурах выше линии АВС
D на диаграмме, химическое соединение Fe3C (Ц) цементит соответствует правой области диаграммы и составу 6,67% С, в смеси с другими составляющими цементит может существовать на всем поле диаграммы состояния.Аустенит (А) – твердый раствор углерода в
g-железе может содержать до 1,7%С и существовать при температурах выше 723° С.Феррит (Ф) – твердый раствор углерода в
a-железе может содержать не более 0,03%С.Жидкие фазы (аустенит и феррит) при различных температурах могут содержать различное количество углерода.
Проводя на диаграмме вертикаль, соответствующую составу исследуемого сплава, можно определить как качественно, так и количественно фазовый состав сплава при различных температурах.
Превращения при нагреве и охлаждении сталей и чугунов в соответствии с диаграммой состояния можно разделить на безвариантные, проходящие при постоянной температуре, и одновариантные, происходящие в некотором интервале температур.
К безвариантным превращениям относятся:
По линии
HJB на диаграмме феррит и жидкость (расплав) переходят в аустенит (перитектическое превращение).По линии
ECF жидкость превращается жидкости в аустенит и цементит (эвтектическое превращение).По линии
PSK аустенит превращается в феррит и цементит (эвтектоидное превращение).Безвариантные превращения соответствуют горизонтальным линиям на диаграмме состояния.
Пунктирные горизонтали соответствуют магнитным превращениям в феррите (точка Кюри 770° С, линия МО), когда феррит переходит из ферромагнитного в парамагнитное состояние, и соответствующему переходу в цементите.
Одновариантные превращения соответствуют областям на диаграмме состояния и разделяются на первичные превращения, в которых одна из фаз является жидкостью, и вторичные превращения в твердом состоянии.
Т.к. диаграмма состояния соответствует нагреву и охлаждению в равновесных условиях, на ней нет метастабильной фазы –
Выбор режима термической обработки сплавов при научных исследованиях и в технологических процессах основывается на диаграмме состояния железо-углерод.
Лев Миркин