Кривая охлаждения железа

Анализируя диаграмму Fe–Ц, необходимо учитывать тот факт, что железо алло-тропно (полиморфно). Полиморфизм железа заключается в том, что оно при изменении температуры имеет различное кристаллическое строение (рисунок 6.1).

Кристаллизация железа происходит при температуре 1539°С. Кристаллы имеют форму объемно–центрированного куба (ОЦК) и называются Fе δ. Координационное число

40

– К=8.

Следующая модификация железа появляется при температуре 1392ºС. Она имеет форму гранецентрированного куба (ГЦК), немагнитна и называется Fе γ. Координацион-ное число – KI2.

При температуре 910ºС решетка железа снова приобретает форму ОЦК с меньшей величиной грани, с координационным числом К8. Эта модификация называется Fe β. Она также немагнитна.

Долгое время считали, что железо имеет три аллотропные формы, но обратили внимание на тот факт, что при температуре 768ºС (точка Кюри) железо приобретает маг-нитные свойства. Исследования с помощью электронного микроскопа выявили уменьше-ние величины грани решетки, хотя тип её не изменился. Эту модификацию железа назвали Feα.

Рисунок 6.1 – Кривая охлаждения чистого железа

Железо и углерод в зависимости от концентрации и температуры нагрева могут об-разовывать различные фазы и структуры. Для того, чтобы прочитать диаграмму, познако-мимся с названиями структурных составляющих железоуглеродистых сплавов.

Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов

Феррит – твердый раствор углерода в железе Fe α. В феррите максимально растворя-ется при температуре 727°С 0,02%С. С понижением температуры до комнатной раствори-мость углерода уменьшается до 0,006%. Феррит – мягкая, пластичная фаза, его твердость

41

HB<100, он магнитен.

Аустенит – твердый раствор углерода в Fe γ. При температуре 1147°С растворяет до 2,14%С, при температуре 727°С – 0,8%С.Микроструктура аустенита – светлые зерна с двойниками. Аустенит немагнитен, вязок, поэтому при обработке стали давлением её нагревают до аустенитного состояния. Твердость аустенита НВ 200.

Цементит – химическое соединение Fе 3 С, образуется при содержании углерода 6,67%, он имеет высокую твердость (HВ 800), отличается хрупкостью, присутствует в мик-роструктуре стали в виде светлой сетки по границам зерна, в чугуне – в виде светлых игл.

Перлит – механическая смесь феррита и цементита. Перлит – эвтектоид, т.к. эта смесь образуется в твердом состоянии при распаде аустенита, содержащего 0,8%С при тем-пературе 727°С.Твердость перлита зависит от величины пластинок цементита (НВ 180…240)

Ледебурит – механическая смесь аустенита и цементита (эвтектика). Образуется смесь при кристаллизации из жидкого расплава, имеющего концентрацию 4,3%С при тем-пературе 1147°С. При температуре 727ºС ледебурит видоизменяется. Это связано с распа-дом аустенита на смесь Ф + Ц, следовательно, произойдет превращение:

Л		Л		Л
А 		П  Ц		Ф  Ц
	Ц

– видоизмененный ледебурит.

Ледебурит хрупок, имеет твёрдость НВ700.