Компоненты диаграммы

Железо – серебристо-серый металл, принадлежащий к VIII группе периодической системы, температура плавления Т=1536 °С. Железо в твердом состоянии может находиться в двух полиморфных модификациях: объемноцентрированного (а) и гранецентрированного (б) куба.

объемноцентрированная решетка (ОЦК) a-железо гранецентрированная решетка (ГЦК) g-железо

 

в

 

Из схемы изменения свободной энергии (в) следует, что с интервале температур 910-1392°С меньшую свободную энергию и большую стабильность имеет g-железо с кристаллической решеткой ГЦК. Ниже 910 °С и 1392 °С устойчиво a-железо с ОЦК решеткой. Высокотемпературную модификацию a-железа иногда называют d-железом, хотя оно не представляет собой новой кристаллической формы. Ниже температуры 768 °С железо магнитно, выше этой температуры железо теряет свои магнитные свойства.

Углерод в железоуглеродистых сплавах находится в химически связанном или свободном состоянии. Принадлежит к IV группе периодической системы, является неметаллом. Температура плавления 3500 °С. Имеет две кристаллические модификации – графита и алмаза. При нормальных условиях стабилен графит, он имеет гексагональную решетку. Алмаз получается при высоких давлениях и температурах, имеет кубическую (метастабильную) решетку.

 

Фазовые составляющие:

Ф – феррит – твердый раствор внедрения углерода в a-железе, магнитен до 768°С. Максимальная растворимость углерода в феррите составляет 0,02 % при Т=727°С, при комнатной температуре растворимость углерода в феррите уменьшается до 0,006 %. Твердость феррита НВ=80-100, высокопластичен, хорошо обрабатывается давлением в холодном состоянии.

А – аустенит – твердый раствор внедрения углерода в g-железе, немагнитен. Максимальная растворимость углерода в g-железе составляет 2,14 % при температуре 1147°С. Высокопластичен, но более тверд, чем феррит (твердость аустенита НВ=160-200).

Ц – цементит – карбид железа Fe3C, в котором содержится 6.67 % С. Магнитен до 210 °С. Температура плавления 1252 °С. Обладает высокой твердостью (около 800 НВ). Очень хрупок, имеет почти нулевую пластичность. В зависимости от условий образования различают:

- первичный ЦI – выделяется непосредственно из жидкой фазы, наиболее грубые выделения;

- вторичный ЦII – выделяется из аустенита при достаточно высоких температурах и высокой скорости диффузии, в виде сетки по границам зерен;

- третичный ЦIII – выделяется из феррита при сравнительно низких температурах, обычно внутри зерен в виде дисперсных включений, которые увеличивают прочность феррита.