Для сплавов, испытывающих перитектическое превращение

Сплав I, содержащий менее 0,1 %С, не испытывает перитектического превращения. Он кристаллизуется в интервале тем­ператур точек 1-2. При этом составы жидкой фазы и феррита изменяются по обычным законам кристаллизации твердых растворов. Образуется зернистая структура, состоящая из кристаллов феррита. В интервале температур точек 3- 4 происходит перекристаллизация феррита в аустенит, вызванная полиморфизмом железа.

Сплав III, содержащий 0,16 %С, при кристаллизации из жидкой фазы в интервале температур точек 8-9 образует кристаллы феррита, ко­торые при температуре точки 9 имеют состав точки Н, а оставшаяся жидкость — состав точки В. При 1499°С протекает перитектическая реак­ция. Кристаллы феррита взаимодействуют с жидкой фазой, и образуются кристаллы аустенита состава точки J. Согласно правилу фаз перитектический процесс идет изотермически и при постоянной концентрации фаз, так как число степеней свободы при этом процессе равно нулю.

Сплавы типа II имеют содержание углерода от 0,1 до 0,16 %. В интервале температур точек 5 0 выделяется феррит. При температуре точки 6 в сплаве II содержится избыточный феррит. В результате перитектический процесс заканчивается образованием новой фазы аустенита при сохранении некоторого количества феррита:

При дальнейшем охлаждении этот остаток феррита перекристаллизуется в аустенит с тем содержанием углерода, которое имеет сплав.

Сплавы типа IV содержат от 0,16 до 0,51 %С. При температуре точки 11 они имеют избыток жидкой фазы по сравнению со сплавом III. В результате перитетический процесс заканчивается образованием аусте­нита при сохранении некоторого количества жидкой фазы:

При дальнейшем охлаждении в интервале температур точек 11-12 оставшаяся жидкая фаза затвердевает, образуя аустенит. Концентрация углерода в аустените ниже температуры точки 11 изменяется по линии JE.

Таким образом, все рассмотренные сплавы, лежащие ниже линий N J и JE, находятся в твердом состоянии и имеют аустенитную структуру.

Превращения сталей в твердом состоянии

Большинство технологических операций (термическая обработка, об­работка давлением и др.) проводят в твердом состоянии, поэтому рассмо­трим более подробно превращения сталей при температурах ниже темпе­ратур кристаллизации (ниже линии NJE).

Рассмотрим превращения, протекающие в сталях при охлаждении из однофазной аустенитной области (рис. 3, а).

Сплавы железа с углеродом, содержащие до 0,02 % С (точка Р диа­граммы), называют техническим железом.

Если углерода содержится меньше 0,0002% (сплав I), то при охлаждении от температуры точки 1 до температуры точки 2 происходит перекристаллизация аустенита в феррит. Однофазная ферритная структура сохраняется вплоть до 20 — 25 °С.

При содержании углерода в техническом железе больше 0,0002 % (сплав II на рис. 3, а) после образования феррита, начиная с температуры точки 5, происходит выделение из феррита кристаллов третичного цементита. Этот процесс вызван уменьшением растворимости углерода в феррите (см. линию PQ на рис. 3, а). Конечная структура будет двух­фазной: феррит и третичный цементит, причем цементит располагается в виде прослоек по границам ферритных зерен. Третичный цементит ухудшает технологическую пластичность.

Рисунок 3 – Часть диаграммы состояния Fe - Fе₃С для сплавов, не