3. Превращения, происходящие при нагреве и охлаждении сталей и белых чугунов
Превращения в сталях
Сталь доэвтектоидная. Пусть в этой стали углерода 0,3% (рис. 77).
При нагреве.
До Ас1 (727° С) превращений нет и сталь имеет структуру перлит + + феррит.
При Ас1 (727° С) происходит превращение перлита в аустенит и образуется структура аустенит + феррит.
От Ас1 до Ас3 феррит превращается в аустенит.
При Ас3 сталь имеет структуру аустенита.
От Ас3 до t1с (температуры солидуса) сталь находится в твердом состоянии и имеет структуру аустенита.
При температуре солидуса начинается плавление аустенита.
От температуры солидуса (t1с) до температуры ликвидуса (t1л) имеется аустенит + жидкий сплав.
Выше t1л сталь находится в жидком состоянии.
При охлаждении.
До температуры t1л сталь находится в жидком состоянии.
При t1л начинается кристаллизация аустенита.
От t1л до t1с происходит кристаллизация аустенита и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава.
От t1с до Аr3 сталь имеет структуру аустенита.
От Аr3 до Аr1 часть аустенита превращается в феррит и сталь имеет структуру: аустенит + феррит.
При Аr1 (727° С) происходит превращение аустенита в перлит.
Ниже Аr1 сталь до полного охлаждения имеет структуру: перлит + феррит
(см. рис. 74, а).
Сталь эвтектоидная с содержанием 0,8% С (см. рис. 77).
При нагреве.
До Ас1 (727°С) превращений нет и сталь имеет перлитную структуру.
При Ас1 происходит превращение перлита в аустенит.
Выше Ас1 до начала плавления сталь имеет аустенитную структуру.
При температуре солидуса (для этой стали ft) начинается плавление аустенита.
От t2c до t2л (температура ликвидуса) происходит плавление и сталь состоит из аустенита и жидкого сплава.
Выше t2л сталь находится полностью в жидком состоянии.
При охлаждении.
До t2л сталь находится в жидком состоянии.
При t2л начинается кристаллизация аустенита.
От t2л до t2с происходит кристаллизация аустенита и сталь состоит
из аустенита и жидкого сплава.
От t2с до Аr1 (727° С) сталь состоит из аустенита.
При Аr1 происходит превращение аустенита в перлит.
Ниже Аr1 сталь имеет структуру перлита (см. рис. 74, б).
Сталь заэвтектоидная. Пусть в этой стали, например, углерода 1,2% (см. рис. 77).
При нагреве.
До Аc1 (727° С) превращений нет и сталь имеет структуру: перлит + цементит вторичный.
При Аc1 происходит превращение перлита в аустенит.
От Аc1 до Аcm (критическая точка, лежащая на линии SE) происходит растворение цементита вторичного в аустените.
При Аcm сталь имеет аустенитную структуру.
От Аcm до температуры солидуса t3с, лежащей на линии AE, сталь находится в аустенитном состоянии.
При t3с начинается плавление аустенита.
В интервале от t3с до t3л сталь состоит из аустенита и жидкого сплава.
Выше t3л сталь полностью находится в жидком состоянии.
При охлаждении.
До t3л сталь находится в жидком состоянии.
При t3л (температура ликвидуса) начинается кристаллизация аустенита.
От t3л до t3с происходит кристаллизация аустенита и сталь состоит из жидкого сплава и аустенита.
При t3с (температура солидуса) сталь полностью затвердевает и структура ее представляет аустенит.
От t3с до линии SE (температура Аcm) структура стали не изменяется.
При Аcm начинается выделение цементита вторичного.
От Аcm до Аr1 (727° С) происходит выделение цементита вторичного структура стали состоит из аустенита и цементита вторичного.
При Аr1 (727° С) аустенит превращается в перлит,
и Ниже Аr1 сталь имеет структуру: перлит + цементит вторичный (см. рис. 74, в).
Превращения в белых чугунах
Доэвтектический белый чугун. Пусть в этом чугуне, например, углерода 3,0% (см. рис. 77).
При нагреве.
До Ас1 превращений нет и чугун имеет структуру: ледебурит + перлит + цементит вторичный. При этом сама эвтектика состоит из цементита и перлита.
При Ас1 происходит превращение перлита в аустенит. Это превращение претерпевает как свободный перлит, так и перлит, входящий в эвтектику.
Выше Ас1 чугун состоит из аустенита, цементита вторичного и ледебурита. При этом сама эвтектика состоит из цементита и аустенита.
От Ас1 до tэ (1147°С) происходит растворение цементита вторичного в аустените и аустенит насыщается углеродом до 2,14%.
При tэ плавится ледебурит.
Выше tэ чугун состоит из аустенита и жидкого сплава.
От tэ до t4л плавится аустенит.
Выше t4л чугун находится полностью в жидком состоянии.
При охлаждении.
До t4л чугун находится в жидком состоянии.
При t4л начинается кристаллизация аустенита.
От t4л до tэ (1147°C) происходит кристаллизация аустенита и при tэ чугун состоит из аустенита с содержанием 2,14% С и жидкого сплава эвтектического состава 4,3% С).
При tэ происходит эвтектическая кристаллизация и образуется ледебурит, состоящий из цементита и аустенита с содержанием 2,14% С.
От tэ (1147°C) до Аr1 (727°С) из аустенита, как свободного, так и входящего в ледебурит, выделяется цементит вторичный и содержание углерода понижается до 0,8%. Следовательно, в этом интервале вторичного.
При Аr1 (727°С) происходит превращение аустенита в перлит.
Ниже Аr1 чугун состоит из ледебурита, перлита и цементита вторичного (см. рис. 75,а).
Эвтектический белый чугун 4,3% С) (см рис. 77).
При нагреве.
До Ас1 превращений нет и чугун имеет структуру: ледебурит, состоящий из цементита, перлита и цементита вторичного.
При Ас1 происходит превращение перлита в аустенит. Выше Ас1 чугун имеет структуру: ледебурит, состоящий из цементита, аустенита и цементита вторичного.
От Ас1 до tэ происходит растворение цементита вторичного и аустенит насыщается углеродом до 2,14%.
При tэ чугун полностью расплавляется.
Выше tэ чугун находится полностью в жидком состоянии.
При охлаждении.
До tэ (1147°С) чугун находится в жидком состоянии.
При tэ (1147°C) чугун полностью затвердевает и образуется структура— ледебурит, состоящий из аустенита, содержащего 2,14% С, и цементита.
От tэ до Аr1 из аустенита выделяется цементит вторичный и содержание углерода в аустените понижается до 0,8%.
При Аr1 аустенит превращается в перлит.
Ниже Аr1 чугун имеет структуру — ледебурит, состоящий из цементита, перлита и цементита вторичного (см. рис. 75,6).
Заэвтектический белый чугун. Пусть в этом чугуне, например 5,0% С (см. рис. 77).
При нагреве.
До Ас1 превращений нет и чугун имеет структуру: ледебурит + цементит первичный.
При Ас1 (727°С) перлит, находящийся в эвтектике, превращается в аустенит.
Выше Ас1 чугун имеет структуру: ледебурит и цементит первичный, но сама эвтектика состоит из цементита и аустенита.
От Ас1 до tэ (1147°С) происходит насыщение аустенита углеродом вследствие растворения цементита вторичного и при 1147°С в аустените содержится 2,14%С.
При tэ плавится эвтектика.
Выше tэ чугун состоит из жидкого сплава и цементита"первичного От tэ до t5л происходит плавление цементита первичного.
Выше t5л чугун полностью находится в жидком состоянии.
При охлаждении.
До t5л чугун находится в жидком состоянии.
При t5л начинается кристаллизация цементита первичного.
От t5л до tэ (1147°C) происходит кристаллизация цементита первичного и чугун состоит из жидкого сплава и цементита первичного.
При tэ чугун состоит из цементита первичного и жидкого сплава эвтектического состава, т. е. содержащего 4,3% С, который, кристаллизуясь при этой температуре, образует ледебурит, состоящий из цементита и аустенита с содержанием 2,14% С.
Ниже tэ превращение претерпевает только ледебурит, а цементит первичный не изменяется. Превращение в ледебурите такое, как описано выше при рассмотрении доэвтектического и эвтектического чугуна, т. е. от tэ до Аr1 внутри ледебурита выделяется цементит вторичный и чугун состоит из ледебурита и цементита первичного.
При Аr1 внутри эвтектики аустенит превращается в перлит.
Ниже Аr1 чугун состоит из ледебурита и цементита первичного (см. рис. 75,в).