Кристаллизация сталей

Кристаллизация чистого железа протекает изотермически при 1539°С, а сплавов железа с углеродом — в интервале температур. Рассмотрим вначале верхний участок диаграммы состояния (рис.6.2), где происходит перетектическое 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 - 4проис­ходит перекристаллизация фер­рита в аустенит, вызванная по­лиморфизмом железа. Сплав III, содержащий 0,16% С, при кристаллизации из жидкой фа­зы в интервале температур точек 8 - 9образует кристаллы феррита, ко­торые при температуре точки 9имеют 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 перитекти­ческии процесс идет изотермически и при постоянной концентрации фаз, так как число степеней свободы при этом процессе равно нулю.

Сплавы типа IIимеют содержание углерода от 0,1 до 0,16 %. В ин­тервале температур точек 5 - 6выделяется 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:

ФН + ЖВ Þ АJ + ФН(ост)

 

Рис.6.2. Часть диаграммы состояния Fe – F3C для сплавов, испытывающих перитектические превращения.

 

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 перитектический процесс заканчивается образованием аусте­нита при сохранении некоторого количества жидкой фазы:

ФН + ЖВ Þ АJ + ЖВ(ост)

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

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