Теоретические сведения

У г л е р о д и с т ы м и с т а л я м и называются сплавы железа с углеродом, испытывающие эвтектоидное превращение. Такие сплавы содержат углерод в количестве от 0 до 2,14 % (рис. 1).

В отожженных сталях микроструктура образуется в результате полного протекания всех фазовых превращений, указанных на диаграмме фазового равновесия “железоцементит”. Все сплавы могут включать в себя в тех или иных сочетаниях три фазы: феррит, аустенит, цементит.

Ф е р р и т - это твердый раствор углерода в -железе, имеет ОЦК решетку. Растворимость углерода в феррите невелика (при 727 ^о С составляет 0,02 %). Приближенно можно принять растворимость углерода в -железе равной нулю. Таким образом, феррит - это технически чистое железо. Под микроскопом феррит имеет вид различных по величине и ориентировке однородных зерен.

А у с т е н и т - это твердый раствор углерода в -железе, имеет ГЦК решетку. Максимальная растворимость углерода в аустените при температуре 1147 ^о С  составляет 2,14 % . С понижением температуры

рис. 1. Левая часть диаграммы “железоцементит”		растворимость углерода снижается по линии ES до 0,8 %. Аустенит представлен на диаграмме областью АESG. В углеродистых сталях аустенит существует при температурах выше 727 о С и при комнатной температуре не может присутствовать в структуре стали. Ц е м е н т и т - это химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), имеющее химическую формулу Fe3C и содержащее 6,67 % углерода. В углеродистых сталях цементит образуется в виде пластинок (сетки), а при
		растворимость углерода снижается по линии ES до 0,8 %. Аустенит представлен на диаграмме областью АESG. В углеродистых сталях аустенит существует при температурах выше 727 о С и при комнатной температуре не может присутствовать в структуре стали. Ц е м е н т и т - это химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), имеющее химическую формулу Fe3C и содержащее 6,67 % углерода. В углеродистых сталях цементит образуется в виде пластинок (сетки), а при

некоторых условиях - в виде мелких сферических зерен.

Кроме простых фаз феррита и цементита в структуре сталей может присутствовать и сложная структурная составляющая - п е р л и т - смесь феррита и цементита, образующаяся из аустенита по эвтектоидной реакции при 727 ^о С :

А(0,8)  Ф(0) + Ц(6,67)

или Fe_ (0,8)  Fe_(0) + Ц(6,67)

Содержание углерода в перлите 0,8 % . В зависимости от формы частиц перлит бывает пластинчатый или зернистый. По микроструктуре в отожженном состоянии различают:

- технически чистое железо  феррит ( 0 % С);

- доэвтектоидные стали (от 0 до 0,8 % С);

- эвтектоидные стали (0,8 % С);

- заэвтектоидные стали (от 0,8 до 2,14 % С).

Структура доэвтектоидных сталей состоит из феррита (светлая составляющая) и перлита (темная составляющая). С увеличением содержания углерода количество перлита в доэвтектоидных сталях увеличивается. Структуру эвтектоидной стали составляет перлит (зернистый  или  пластинчатый).

Структура заэвтектоидных сталей состоит из перлита и цементита, который располагается либо в виде светлой тонкой сетки по границам участков перлита, либо в виде мелких светлых зерен на темном фоне перлита.

Соотношение площадей, занимаемых на микроструктуре углеродистой стали перлитом, ферритом и цементитом, характеризует их весовое количество. Этим положением пользуются для количественного анализа углеродистых сталей по микроструктуре. При этом принимается:

- содержание углерода в феррите (% С_ф)  равным  0;

- содержание углерода в перлите (% С_п)  равным  0,8 %;

- содержание углерода в цементите (% С_ц)  равным  6,67 %.

Площадь, занимаемую той или иной структурной составляющей, можно с достаточной точностью определить на глаз. Так, если на микроструктуре участки перлита занимают примерно 40 % всей площади, то содержание углерода в стали может быть найдено следующим образом: % С_ст  = % С_п + % С_ф .

Поскольку % С_ф = 0, то % С_ст = % С_п . Содержание углерода в перлите можно найти из пропорции: