у решітку. При підвищення та зниження температури розчинність вуглецю в y-Fe зменшується. Твердий розчин вуглецю в y-Fe називається аустенітом, майже в 100 разів менше вуглецю, може розчинитися в a-Fe, причому тверді розчини вуглецю та інших елементів у a-Fe називають ферритом.
Крім твердих розчинів в залозі в залізовуглецевих сплавах може бути хімічна сполука заліза з вуглецем - карбід заліза Fe3C. Це з'єднання, зване цементитом, з тримає 6,67% вуглецю, має складне кристалічну будову з щільно упакованої ромбічної кристалічної гратами. У сплавах цементит є метастабільною фазою. Його темпера туру плавлення дорівнює приблизно 1500 ° С.
Феррит відрізняється м'якістю і пластичністю; його міцність порівняно невисока - межа міцності при розтягуванні 250 МПа, відносне подовження 50%, твердість НВ становить 800 МПа. Аустеніт також має високу пластичність, низька межа міцності при розтягуванні. Твердість аустеніту НВ 1700 - 2200 МПа. Цементит володіє низькою пластичністю, високою твердістю НВ, рівний 10 000 МПа, і крихкістю.
При охолодженні рідких сплавів спочатку відбувається кристалізація, а потім після затвердіння - фазові структурні перетворення внаслідок поліморфізму заліза і зміни розчинності вуглецю в аустеніт і ферит. За змістом вуглецю залізовуглецевих сплави підрозділяють на сталі, що містять до 2,14% вуглецю, і чавуни з вмістом вуглецю більше 2,14%. Прийнята межа між сталь і чавун відповідає найбільшій розчинності вуглецю в аустеніт.
Цементит є метастабільною фазою, претерпевающей зміни при легуванні і термічній обробці сплавів. Розрізняють первинний цементит, що виділяється при кристалізації з рідкого розплаву, вторинний і третинний цементитом, що виділяються при розпаді, аустеніту і фериту. Твердість цементиту в чотири рази більше аустеніту і в 9 - 10 разів - фериту.
Графіт - стабільна фаза, що виділяється при повільному охолодженні сплаву і наявності Графітізуючі елементів Si, Ni, Cu, Al та інших включень, службовців графітними зародками. Графіт має шаруваті будову, малу міцність і електропровідність, м'який і крихкий.
Стали після затвердіння не містять легкоплавкой евтектики - ледебуриту, - характерною для чавуну при вмісті вуглецю 4,3%. При високому нагріванні сталі мають структуру чистого аустеніту. Залежно від процентного вмісту вуглецю залізовуглецевих сплави мають наступні найменування:
технічне залізо (С <0,02%);
доевтектоїдних сталі (С=0,02 ... 0,8%);
евтектоїдні сталі (С=0,8%);
заевтектоідние сталі (С=0,8 ... 2,14%);
доевтектичні чавуни (С=2,14 ... 4,3%);
евтектика - ледебурит (С=4,3%);
заевтектичних чавуни (С=4,3 ... 6,67%).
Сплави заліза з вуглецем після закінчення кристалізації мають різну структуру, але однаковий фазовий склад; при температурах нижче 727 ° С вони складаються з фериту і цементиту.
Після охолодження сталь складається з цементиту і фериту, і від їх співвідношення залежать багато властивостей сталі. При вмісті вуглецю в сталі більше 2% твердість її зростає, а тимчасовий опір зменшується, що пояснюється виділенням по межах колишнього зерна вторинногоцементиту. Кремній і марганець присутні в сталі в кількос...
