1.3.3. Визначення вмісту вуглецю за мікроструктурою доевтектоїдної та заевтектоїдної вуглецевої сталі
За мікроструктурою доевтектоїдної вуглецевої сталі в рівноважному (відпаленому) стані можна визначити вміст вуглецю. Структура такої сталі ферит + перліт. Вміст вуглецю у фериті незначний (0,006 %), його не враховують і вважають, що весь вуглець знаходиться в перліті, який містить 0,8 %С. Тому, якщо відома кількість перліту в загальній масі металу, то вміст вуглецю в сталі, враховуючи, що щільності фериту і перліту близькі, можна визначити множенням 0,8 % вуглецю на відносну площу перліту Fn, віднесену до загальної площі мікроструктури Fзаг в полі зору мікроскопа, (%).
Площа Fn визначається планіметром або візуально при огляді мікрошліфа.
Вміст вуглецю в заевтектоїдних сталях
де Ц % – площа, яку займає вторинний цементит.
Критичні точки сталі (точки Чернова) визначають з допомогою діаграм стану залізовуглецевих сплавів (рис. 1.2).
Рисунок 1.2 – Сталева частина діаграми стану Fe-Fe3C
Для визначення критичних точок сталі необхідно провести ординату на діаграмі стану через точку, що вказує на вміст вуглецю в сталі; перетин ординати з лінією PSK відповідає критичній точці А1, а з лініями GS та ES – критичним точкам А3 та Аcm для доевтектоїдних та заевтектоїдних сталей відповідно.
1.3.4. Вуглецеві сталі
Сталі – сплави заліза з вуглецем, які містять до 2,14 %С. Від концентрації вуглецю в сталі залежать її структура, властивості та призначення.
Класифікація сталей за структурою в стані рівноваги. Діаграма стану Fe-Fе3С дозволяє визначити структуру сталі в стані рівноваги, тобто після дуже повільного охолодження. На практиці структури, що близькі до рівноваги, досягаються при відпалюванні з повільним охолодженням разом з піччю. В залежності від вмісту вуглецю сталі за структурою в рівноважному (відпаленому) стані поділяються на наступні групи (див. додаток Б):
технічне залізо – 0,02 %С. Структура – ферит або ферит з цементитом (третинним);
доевтектоїдні сталі – 0,02 % < С < 0,8 % (С – вміст вуглецю в процентах). Структура – ферит (світлого кольору) та перліт (темного кольору). З підвищенням вмісту вуглецю частка перлітної складової зростає;
евтектоїдна сталь – 0,8 %С. Структура перліт, при невеликих збільшеннях мікроскопа – це темного кольору складова частина структури. При збільшенні 500 крат і більше виявляється двофазна будова перліту (Ф-Ц);
заевтектоїдні сталі – 0,8 % < С < 2,14 %. Структура – перліт і цементит (вторинний), що утворюється при повільному охолодженні по межах зерен у вигляді цементитної сітки.
Зі збільшенням в сталі вмісту вуглецю зростає кількість цементиту, який має велику твердість і крихкість, а тому його частинки є перепоною на шляху ковзання дислокацій. Внаслідок цього зростають міцність і твердість сталі, знижуються показники ударної в'язкості і пластичності. Зниження міцності заевтектоїдних сталей зумовлено наявністю крихкої сітки структурновільного цементиту. Твердість сталі монотонно зростає з збільшенням вмісту вуглецю.