13.4 Свойства твёрдых тел( хим.,физ.,мех.). Зависимость свойств от структуры.

Твёрдое тело – имеет постоянный объём и форму, дальний порядок в расположении атомов.

С точки зрения термодинамики тв. телами наз. только тела имеющие кристаллическую структуру.

13.5 Факторы, влияющие на формирование структуры сплава. Диаграмма состояния сплавов и эффективность применения термообработки. То с фазовыми и бес фазовых превращений.

Факторы, влияющие на формирование структуры сплава:

• Скорость охлаждения

• От температуры заливки

• Направление отвода тепла

• Наличие примесей

•От состояния поверхности

• Внутренней поверхности

•Линейной изложницы

Диаграмма состояния сплавов(ДФС) – это графическая зависимость фазового состояния системы от внешних факторов( Т, Р,…) и внутренних факторов (чаще всего это хим.состав, относительная доля легирующего элемента)

Т.о. заключается в нагреве материала с определённой скоростью до определённой температуры.

При нагреве (охл.) выше (ниже) критической температуры точек (пересечения с линиями ДФС) обязательно происходит перекристаллизация сплава т. е. изменение микроструктуры.

Т.о. делится на: собственную т.о., терма - механическую о., химика –термическую о..

13.1 Фаза – однородная обособленная часть системы, отделенная от других частей системы поверхностью раздела, обладающая определенным хим составом, кристаллической структурой и свойствами. Переход одной фазы в другую –фазовое превращение. Примеры фазовых превращений: переход вещества из кристаллического состояния в жидкое (плавления), возгонка. фазовые переходы первого рода сопровождаются скачкообразным изменением энергии или других величин, связанных с энергией, например плотности. в ходе этих превращений происходит выделение или поглощение теплоты. При фазовом переходе первого рода новая фаза возникает не сразу во всем объеме. Первоначально в небольшой области возникают зародыши новой фазы, которые затем распространяются на весь объем вещества.

Различные фазы одного и того же вещества (например, вода в жидком

состоянии и ее лед) при определенных условиях могут находиться в

динамическом равновесии друг с другом, когда взаимные фазовые превращения уравновешивают друг друга. Равновесие двух фаз может быть реализовано только в определенном интервале температур и давлений. Для фазовых переходов первого рода характерно также наличие неустойчивых, так называемых метастабильных состояний.

В ходе фазовых переходов второго рода превращение вещества происходит по всему объему, причем этот процесс не сопровождается выделением или поглощением энергии в точке перехода.

Изменение физических свойств вещества в данном случае связано с увеличением количества степеней симметрии.

Температура, при которой происходит фазовое превращение второго рода,

называется точкой Кюри. Поскольку в ходе фазовых переходов второго рода изменение состояния вещества происходит во всем объеме сразу и не может быть непрерывным, то для них не существует равновесия двух фаз.

По этой же причине такие фазовые переходы не сопровождаются выделением или поглощением скрытой теплоты перехода. Однако в точке фазового перехода второго рода скачком изменяется теплоемкость вещества.

13.2 1 превращение проходит в упругой кристаллической среде объем новой и старой фаз не равны. это дополнительно затрудняет превращение.упругая энергия зависит от разницы в исходной и новой фаз и от их упругих свойств.

2 новая фаза как правило отличается от исходной по химическому составу. В этом случае кроме гетерогенной и энергетической флуктуаций необходимо еще концентрационная флуктуация. вероятность возникновения в одном и том же месте и в одно и тоже время 3 флуктуаций значительно меньше чем каждой из них в отдельности

Скорость зарождения центров и линейная скорость роста кристаллов определяют суммарную скорость фазового превращения. Средняя скорость вначале растет с увеличением степени переохлаждения, достигает максимума и падает.

С увеличением степени перегрева скорость превращения интенсивно растет вследствие уменьшения размера критического зародыша и работы его образования и увеличения подвижности атомов. Поэтому при превращениях в твердом состоянии достигается степень перегрева обычно гораздо меньше, чем степень переохлаждения.

13.3 При постоянных температуре и объеме все самопроизвольные процессы идут в сторону уменьшения свободной энергии. Свободная энергия является характеристической функцией системы и определяется F=U-TS, где U- внутренняя энергия, S-энтропия, T-абсолютная температура.

Минимум свободной энергии системы соответствует равновесному состоянию. Свободную энергию используют для анализа закономерностей фазовых превращений.

С ростом температуры свободная энергия всегда уменьшается.

Температура превращения при охлаждении лежит ниже, чем температура обратного фазового превращения при нагреве – тепловой гистерезис превращения.

Процесс фазового превращения всегда состоит из 2 элементарных процессов: образование центров кристаллизации и рост кристаллов. Таким образом, скорость процессов кристаллизации определяется как сумма скорости зарождения центров и линейной скорости роста кристаллов из этих центров.

Энергетическая флуктуация – отклонение энергии от среднего значения. Флуктуационное повышение энергии в группе атомов материнской фазы может обеспечить работу образования критического зародыша.

13.4 есть 2 механизма зарождения новой фазы: гомогенный и гетерогенный. если зарождение новой фазы происходит случайно за счет флуктуаций в объёме исходной фазы, то его называют гомогенным. сами флуктуации энергии и концентрации являются результатом хаотичного теплового движения, и возникновение их в разных участках исходной фазы носит вероятностный характер. поэтому и распределение по объему исходной фазы зародышей, возникших на базе таких флуктуаций, тоже случайно.

под гетерогенным зарождением понимают все случаи предпочтительного преобразования зародышей в определенных местах, на границах зерен и субзерен исходной фазы, дефектах упаковки. при гетерогенном зарождении работа образования критического зародыша меньше. по достижении температуры начала кристаллизации учашаются гетерогенные флуктуации, они могут послужить центрами кристаллизации. гетерогенные флуктуации не однородны по размерам и времени существования. с увеличением степени переохлаждения критический размер зародыша уменьшается, т.к. выигрыш в свободной удельной энергии в результате фазовых превращений увеличивается, а поверхностная энергия не изменяется. работа образования критического зародыша на 1/3 компенсируется его поверхностной энергией и на 2/3 за счет изменения удельной объемной энергии. зародыши способные к росту будут образовываться в том случае если присутствуют энергетические флуктуации.

13.5 ограниченная диффузионная подвижность атомов позволяет получать неустойчивые и абсолютно не устойчивые состояния и определяет возможность кооперативного движения совокупных атомов. движение каждого атома индивидуально и слабо связано с направлением движения ближайших соседей при структурно фазовых переходах .величина скачка атома из одного положения равновесия в другое соизмерима с расстоянием между атомами в кристаллической решетке сплава. при ограничении диффузионной подвижности атомов, что происходит при понижении температуры, диффузионный характер постепенно меняется на бездиффузионный, сдвиговый. сдвиговый характер движения атомов при отсутствии восстановительных процессов при низких температурах дает мартенситное превращения. смещение каждого атома относительно первоначального положения заметно меньше расстояния между атомами кристаллической решетки. набор таких согласованных направленных смещений на малое расстояние приводит к макроскопическому сдвигу новой фазы по отношению к исходной.

13.6 1 уменьшение поверхностной энергии при оброзовании зародыша на готовой поверхности

2 полное или частичное исчезновение в исходной фазе дифектов кристаллической решотки.

3 при преврощении в твердом состоянии работа оброзования зародыша существенно зависит от строения и степени дефектности границы раздела исходной и новой фазы.

4 новая фаза связона с исходной когерентными или полукогерентными границами.

принцип структурного и размерного соответствия Данкова-Конобиевского-Сироты:минимум поверхностной энергии обеспечивается при максимуме сходства в расположении атомов на соприкасающихся плоскостях старой и новой фазы.

принцип химического соответствия Уманского: новая фаза должна иметь состав наиболее близкий к исходной фазе. даже если этот состав значительно отличается от стабильного по условиям равновесия. При существовании нескольких метостобильных фаз последовательность их оброзования при изотермических условиях регулируется не достигаемым уровнем объемной свободной энергии, а велечиной энергетического барьера зарожденной новой фазы. образования каждой более стабильной фазы приводит к растворению менее стабильной промежуточной фазы.если времени будет достаточно то система придет к стабильному состоянию с абсолютным минимумом свободной энергии.

Правило ступеней: при значительном различии исходного и стабильного состояний превращения реализуется путем образования промежуточных метастабильных фаз, минимально отличающихся друг от друга строением и хим. составом

13.7 Кинетика кристаллизационных процессов в твердом состоянии определяется 2 параметрами: скоростью зарождения центров превращения и линейной скоростью роста из этих центров. Оба параметра зависят от степени переохлаждения или перегрева.

при снижении температуры с увелечением степени переохлаждения выигрыш свободной энергии системы растет но диффузионная подвижность атомов снижается,что затрудняет образование центров кристаллизации фаз.превращения при нагреве идут с постоянно нарастающей скоростью превращения т.к. оба фактора,выигрыш свободной энергии и диффузионная подвижность атомов,возрастают по мере увеличения степени перегрева.каличественно скорость фазового превращения описывается кинетическими кривыми.они показывают наростание новой фазы во времени при определенной степени переохлождения или перегрева.в начале момента превращения объемная скорость процессов растет за счет увелечения суммарной поверхности фронта кристаллизации,замедленнее процесса связоно с тем что кристаллы новой фазы сталкиваются и вместах стыка их рост прекращается.чем больше степень переохлаждения тем меньше может быть инкубационный период.

Максимумы скорости зарождения и линейной скорости роста соответствуют разным степеням переохлаждения.

Скорость зарождения центров и линейная скорость роста кристаллов определяют суммарную скорость фазового превращения. Средняя скорость вначале растет с увеличением степени переохлаждения, достигает максимума и падает.

С увеличением степени перегрева скорость превращения интенсивно растет вследствие уменьшения размера критического зародыша и работы его образования и увеличения подвижности атомов. С увеличением степени переохлаждения уменьшаются размер критического зародыша и работа его образования. Поэтому при превращениях в твердом состоянии достигается степень перегрева обычно гораздо меньше, чем степень переохлаждения. Основное отличие фазового превращения при нагреве от превращения при охлаждении – это нарастающее увеличение подвижности атомов при удалении от температуры равновесия двух фаз.

13.8 Количественно скорость фазового превращения описывается кинетической кривой.

Широкое распространение получили диаграммы изотермического превращения (с-диаграммы). Они незаменимы при анализе изотермических процессов. С-образные диаграммы можно использовать и для качественного анализа фазовых превращений при непрерывном охлаждении. Их строят в тех же координатах температура - время, в которых изображают режимы нагрева и охлаждения при термической обработке. По С-диаграмме можно прямо определять время начала и конца превращения при заданной температуре и в соответствии с поставленной задачей выбирать режим изотермической обработки.

Термокинетические диаграммы фазовых превращений строят, используя непрерывное охлаждение образцов, температура которых в период охлаждения записывается. Можно измерять какую-либо характеристику образца в процессе его охлаждения и по отклонению этой характеристики от плавного изменения определять начало превращения. Другой способ состоит в охлаждении по одинаковому режиму серии образцов, которые в разные моменты времени закаливают в воде, а затем исследуют их структуру или свойства, определяя по ним начало и конец превращения при одном режиме непрерывного охлаждения.

14.1 превращение присходит при температуре выше линии ПСК. двухфазная структура преобразуется в однофазную. Ф почти не содержит С, а Ц содержит практически весь С сплава, образуют А с равномерно распределенным углеродом. процесс аустенизации проходит диффузионным путем и состоит из таких процессов:

1 полиморфное превращение

2 диссоциация карбида

3 диссоциация нитритов и других соединений

4 растворение С лигирующих элементов в А.

основное отличие аустенизации от других фазовых превращений то, что происходит при нагреве, следовательно, по мере повышения температуры увеличивается диффузионная подвижность атомов. скорость аустенизации возрастает по мере увелечения температуры.

При заданной температуре (Т_н)≥А_с1, в зёрнах П на границах кристаллов образуются зародыши кристаллов А. Согласно термодинамике увеличение ⌂ТН = Т_н – А₁, ведёт к увеличению разности энергии Гиббса А и П . Чем больше убыль энергии в ходе процесса превращения П в А, тем она активнее. Это связано с увеличением числа зародышей А и повышением скорости их роста. Механизм процесса П-А определяет изменение зерна стали и нежелательную разно зернистость А-ой структуры.

14.2 В действительности превращение перлита в аустенит (а также и обратное превращение аустенига в перлит) не может происходить при 727В° С, так как при этой температуре свободная энергия перлита равна свободной энергии аустенита .

Поэтому для превращения перлита в аустенит температура нагрева должна быть обязательно немного выше равновесной температуры 727В° С, т. е. должен быть так называемый перенагрев, так же как для превращения аустенита в перлит должно быть обязательно некоторое переохлаждение.

Факторы,влияющие на перлитно-аустенитное превращение.

Образование аустенита при нагреве является диффузионным процессом и подчиняется основным положениям теории кристаллизации. Процесс сводится к полиморфному превращению и растворению в образовавшемся аустените цементита.Из этого вытекают факторы ,влияющие на перлитно-аустенитное превращение.

1. При повышении температуры превращение перлита в аустенит резко ускоряется. Это объясняется , с одной стороны ,ускорением диффузионных процессов, а с другой - увеличением градиента концентрации в аустените.

2. Скорость превращения будет зависеть и от исходного состояния ферритно-цементитной структуры. Чем тоньше структура ,тем больше возникает зародышей аустенита и быстрее протекает процесс аустенизации.Предварительная сфероидизация цементита замедляет прцесс образования аустенита.

3. Чем больше в стали углерода , тем быстрее протекает аустенизация, что объясняется увеличением количества цементита, и ростом суммарной поверхности раздела феррита и цементита.

4. Введение в сталь хрома ,молибдена, вольфрама ,ванадия и других карбидообразующих элементов задерживает аустенизацию из-за образования легированного цементита или трудно растворимых в аустените карбидов легирующих элементов.

5. Чем больше скорость нагрева ,тем выше температура ,при которой происходит превращение перлита в аустенит , а продолжительность превращения меньше.

14.3 При нагреве и выдержке  сталей  выше 727 °С (Ас3) происходит процесс  аустенизации .  В   доэвтектоидной   стали  процесс  аустенизации  идет в два этапа:

1) превращение перлита (П) в аустенит (А) (П А);

2) растворение феррита в аустените.

В заэвтектоидной  стали   аустенизация  включает лишь первый этап. Превращение П А совершается по диффузионному механизму и включает две стадии:

1) возникновение зародышей аустенита на межфазной границе Ф - Ц

2) их рост.

Размер зерен А в момент окончания превращения зависит от температуры и времени выдержки. В ходе превращения в пределах исходного зерна перлита возникает несколько зерен аустенита, т. е. происходит измельчение исходного зерна. С повышением скорости нагрева критические точки Ас1 и Ас3 смещаются в область более высоких температур. Соответственно, за счет температурного гистерезиса увеличиваются скорость возникновения зародышей и их количество, уменьшается размер первичного зерна аустенита.

Введение в сталь хрома, молибдена, вольфрама, ванадия и других карбидообразующих элементов задерживает аустенизацию из-за образования легированного цементита или трудно растворимых в аустените карбидов легирующих элементов.

14.4 На сильно развитой ферритно-карбидной поверхности раздела образуется большое число центров аустенита, и к концу превращения аустенитное зерно получается мелким.

При быстром нагреве до высоких температур и коротких выдержках можно получать мелкое аустенитное зерно, что важно для термообработки со скоростным нагревом. С повышением температуры рост зерна аустенита ускоряется.

Размер аустенитного зерна – важнейшая структурная характеристика нагретой стали. Особенно чувствительна к размеру аустенитного зерна ударная вязкость, которая падает с укрупнением зерна. Повышение содержания углерода в аустените затрудняет рост зерна, что объясняется действием частиц цементита. Почти все легирующие элементы тормозят рост аустенитного зерна, за исключением марганца.

Разные плавки стали одной марки могут сильно различаться по склонности к росту аустенитного зерна, т.к. они содержат разные количества мельчайших примесей, карбидов, окислов, затрудняющих рост зерна. Склонность стали к росту зерна при нагреве зависит не только от ее состава по основным компонентам, но и от металлургического качества, технологии производства.

По склонности к росту зерна аустенита при нагреве различают наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые стали. Наследственно крупнозернистые стали начинают быстро увеличивать размер зерен даже при небольшом перегреве выше АС1 (АС3, Аcm), а наследственно мелкозернистые — даже при значительном перегреве сохраняют относительно мелкое зерно.

14.5 Размер аустенитного зерна – важнейшая структурная характеристика нагретой стали. От размера зерна аустенита зависит поведение стали в различных процессах термомеханической обработки и механические свойства изделия. На сильно развитой ферритно- цементитной поверхности раздела стали при нагреве выше АС1 (АC3, Аcm) образуется большое число центров превращения – зародышей аустенита, и к концу превращения аустенитные зерна получаются мелкими. Эти зерна называются начальными зернами. При дальнейшем нагреве эти зерна аустенита растут. По склонности к росту зерна аустенита при нагреве различают наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые стали. Наследственно крупнозернистые стали начинают быстро увеличивать размер зерен даже при небольшом перегреве выше АС1 (АС3, Аcm), а наследственно мелкозернистые — даже при значительном перегреве сохраняют относительно мелкое зерно.

Для определения склонности стали к росту зерна пользуются стандартной технологической пробой. Доэвтектоидную сталь цементуют при 930 С в течении 8 часов с последующим медленным охлаждением. Размер зерна определяется по карбидной сетке, окаймляющей границы аустенитных зерен. Заэвтектоидную сталь нагревают до 930 С и после выдержки в течение 3 часов медленно охлаждают. Размер зерна определяют по сетке вторичных карбидов, выделяющихся по границам аустенитных кристаллов. Другой метод состоит в окислительном нагреве шлифа в течение 3 часов при 930 С . Границы зерен аустенита выявляются сеткой окислов.

Наследственное зерно получается в стандартных условиях технологической пробы и характеризует склонность стали к росту зерна. Действительное зерно – это то зерно, которое получается в результате той или иной операции термообработки. Оно может быть больше или меньше наследственного зерна в зависимости от температуры нагрева стали при термообработке.

14.6 Влияние непрерывного охлаждения на превращение аустенита можно проследить путем наложения кривых охлаждения на диаграмму изотермического распада аустенита (рис. 8.12). Из рассмотрения этих зависимостей видно, что с повышением скорости охлаждения понижается степень переохлаждения аустенита и соответственно тем дисперснее образуется феррито-цементитная структура.

Можно считать, что при небольшой скорости охлаждения v₁ образуется перлитная структура, при бльшей скорости v₂ — сорбитная структура и при еще большей скорости — трооститная структура. Бейнитная структура при непрерывном охлаждении углеродистой стали обычно не образуется. При очень высоких скоростях (v₄, v_R, v₅) часть аустенита или весь аустенит переохлаждается до точки М_н и превращается либо частично (при v₄), либо полностью в мартенсит. Минимальную скорость охлаждения, при которой весь переохлажденный до М_н аустенит превращается в мартенсит, называют критической скоростью охлаждения (закалки) (v_R).

Критическая скорость закалки зависит от устойчивости аустенита и определяется составом стали. Чем больше становится устойчивость аустенита в результате легирования стали (чем больше сдвигаются вправо С-образные кривые), тем меньше требуется критическая скорость закалки для получения чисто мартенситной структуры.

Углеродистые стали имеют высокую критическую скорость закалки (800–200 °С/с). Наименьшей критической скоростью обладает эвтектоидная сталь. При введении в сталь 1 % С, 1 % Сr критическая скорость закалки уменьшается в 3 раза, а при введении 0,4 % Mo критическая скорость закалки снижается с 200 до 50 °С/с. Очень сильно снижают критическую скорость закалки марганец, никель. Кобальт — единственный легирующий элемент, понижающий устойчивость аустенита и соответственно повышающий критическую скорость закалки. У многих легированных сталей критическая скорость закалки не превышает 20 °С/с.

Чем крупнее зерно аустенита и чем больше его однородность, тем выше устойчивость переохлажденного аустенита и соответственно меньше критическая скорость закалки.

14.7 Перлитное превращение происходит при медленном охлаждении стали, на диаграмме изотермического превращения аустенита, перлитное превращение проходит в С-образной зоне, между фазой переохлажденного аустенита и фазой перлит + феррит. В ходе этого превращения, аустенит распадается на феррит и цементит, при этом происходят диффузионные процессы, которые зависят от скорости охлаждения, и бездиффузионные процессы, в ходе которых γ-железо превращается в α-железо.

Скорость охлаждения влияет на структуру и свойства смеси феррит + цементит. В результате можно получить 3 различные структуры:

1. Перлит — получается при очень медленном охлаждении, то есть операция отжига. При таком охлаждении из аустенита образуется небольшое число центров кристаллизации, и они сильно растут по мере охлаждения. В итоге образуется смесь крупных пластин цементита и феррита. Твердость — 200HB, предел прочности — 600МПа, предел текучести — 300МПа.

2. Сорбит — получается при медленном охлаждении, обычно на воздухе. Образование центров кристаллизации идет интенсивнее, чем при получении перлита, соответственно получаются более мелкие зерна. Образуется смесь из более мелких пластин цементита и феррита. Твердость — 300HB, предел прочности — 1000МПа, предел текучести — 500МПа.

3. Троостит — получается при более высокой скорости охлаждения, обычно в каком-либо растворе. Число центров кристаллизации получается более большим, чем в сорбите, соответственно меньше размер зерен. Образуется смесь из еще более мелких пластин цементита и феррита. Твердость — 400HB, предел прочности — 1400МПа, предел текучести — 700МПа.

При температуре 650–700 °С образуется собственно перлит. При перлитном превращении ведущей фазой является цементит. В результате образования пластинок цементита соседние участки аустенита обедняются углеродом, что в свою очередь приводит к образованию пластинок феррита.

При увеличения переохлаждения увеличивается количество зародышей новой фазы. Естественно, что с ростом числа чередующихся пластин феррита и цементита уменьшаются их размеры и расстояния между ними (рис. 8.6). Другими словами, с понижением температуры растет дисперсность продуктов превращения аустенита. Под степенью дисперсности понимают расстояние между соседними пластинками феррита и цементита.

14.8 Кинетика распада аустенита определяет поведение стали при термической обработке. Легирующие элементы, которые только растворяются в феррите или цементите, не образуя специальных карбидов, оказывают лишь количественное влияние на процессы превращения, За исключением Со, который ускоряет превращение, все элементы замедляют его (Mn, Ni и другие).

Карбидообразующие элементы вносят не только количественные, но и качественные изменения в кинетику изотермического превращения. Легирующие элементы при разных температурах по-разному влияют на скорость распада аустенита: 700 - 500 °С (образование перлита) - замедляют превращение; 500 - 400°С - весьма значительно замедляют превращение; 400 - 300 °С (образование бейнита) - ускоряют превращение.

Таким образом, в сталях, легированных карбидообразующими элементами (Cr, Mo, W и др.), наблюдаются два максимума скорости изотермического распада аустенита, разделенных областью относительной устойчивости переохлажденного аустенита.

Изотермический распад аустенита имеет два явно выраженных интервала превращений - превращение в пластинчатые (перлитное превращение) и превращение в игольчатые (бейнитное превращение) структуры. Практически наиболее важной является способность легирующих элементов

замедлять скорость распада аустенита в районе перлитного превращения, что выражается в смещении вправо линии на диаграмме изотермического распада аустенита. Это способствует более глубокой прокаливаемости и переохлаждению аустенита до интервала мартенситного превращения при более медленном охлаждении, например, при охлаждении в масле или на воздухе.

Наиболее сильно увеличивают прокаливаемость хром, никель, молибден,

марганец, поэтому они входят в состав большинства конструкционных легированных сталей.

Прокаливаемость стали может быть особенно увеличена при совместном

легировании несколькими элементами. Таково, например, совместное действие никеля и хрома. Очень эффективно действует молибден при введении его в хромоникелевую сталь.

Своеобразно влияют на кинетику распада такие сильные карбидообразователи, как Ti, V, Nb и отчасти W. Так как элементы образуют труднорастворимые карбиды, то при обычных температурах закалки (800-900 °С) они остаются связанными в карбиды и не переходят в аустенит. В результате этого прокаливаемость стали уменьшается, так как карбиды действуют как готовые центры кристаллизации перлита. При высоком нагреве под закалку эти карбиды уже растворяются в аустените, что увеличивает прокаливаемость.

14.9Перлитное превращение аустенита по своему механизму является диффузионным. Ведущей, в первую очередь возникающей фазой является цементит. Его зародыши образуются на границах зерен аустенита. Образовавшаяся пластинка цементита растет за счет диффузии углерода из прилегающих объемов аустенита, в которых его содержание понижается. Когда содержание углерода в аустените снизится до 0,2 %, происходит полиморфное превращение гамма-железа в альфа-железо и рядом с пластинкой цементита (вдоль нее) образуется пластинка феррита.

В результате образования и роста частиц цементита вновь создаются условия возникновения и роста пластинок феррита. Такой совместный рост двухфазной «колонии» в результате диффузионного перераспределения углерода — характерная особенность перлитного превращения.

С увеличением скорости охлаждения и степени переохлаждения растет число зародышей (количество ферритоцементитных пластинок увеличивается), а их размеры и расстояния между ними уменьшаются.

В зависимости от степени дисперсности (измельчения) феррито-цементитной смеси различают структуры: перлит, сорбит, троостит. Это разделение условное, и между структурами нет четкой границы.

При малых степенях переохлаждения аустенита до температуры 700 — 650°С образуется ферритоцементитная смесь — перлит. Его твердость — 180 — 250 НВ.

С увеличением переохлаждения происходит измельчение феррито-цементитной смеси. При температуре 650 — 600°С образуется дисперсионная структура — сорбит (твердость — 250 — 350 НВ), а при 600 — 550°С — мелкодисперсная структура — троостит (350 — 450 НВ).