Фазы системы Fе — Fе3С

При взаимодействии Fe и C могут образовываться фазы – жидкость, аустенит, феррит, цементит и механические смеси, состоящие из 2 и более фаз – ледебурит и перлит.

Жидкая фаза (Ж) - существует выше линии ликвидуса. Железо хорошо растворяет углерод, образуя однородную жидкую фазу.

Феррит (Ф) - твердый раствор внедрения углерода в Fе_α. Обозначается Fе_α(С).

Максимальная растворимость - 0,02 % С при 727°С.

Минимальная растворимость - 0,006 % С при комнатной температуре.

Поры в решетке Fеα гораздо меньше размеров атома углерода (диаметр атома углерода 0,154 нм), так что углерод, по-видимому, находится в дефектах о.ц.к. решетки.

Название фазы «феррит» связано с ее ферромагнитными свойствами.

Выше 1392°С высокотемпературный δ-феррит [Fе_δ(С)], с предельной растворимостью углерода 0,1 % при 1499 °С.

Твердость и механические свойства феррита близки к свойствам технически чистого железа. Он мягок (твердость – 130 НВ, предел прочности σ_и=300 МПа) и пластичен (относительное удлинение δ=40%), магнитен до 768^o С.

Аустенит (А) - твердый раствор внедрения углерода в Fеγ. Его обозначают Fе_γ,(С). Углерод занимает пору в центре г. ц. к. ячейки.

Максимальная растворимость - 2,14% С при 1147°С.

Минимальная растворимость - 0,8% С при 727°С.

Аустенит - парамагнитен, пластичен (относительное удлинение δ=40…50%), имеет низкие значения временного сопротивления и твердости (170-250 НВ).

Элементы, растворяющиеся в аустените, могут значительно изменять его свойства, а также температурные границы его существования.

Цементит (Ц) - химическое соединение железа с углеродом (карбид железа Fе₃С), содержит 6,67 % углерода.

Аллотропических превращений не испытывает.

Цементит имеет сложную орторомбическую решетку, в элементарной ячейке которой находятся 12 атомов железа и 4 атома углерода. Кристаллическая решетка состоит из ряда октаэдров, оси которых наклонены друг к другу.

Температура плавления цементита около 1250°С.

При низких температурах цементит слабо ферромагнитен, магнитные свойства теряет при температуре около 217^o С.

Цементит имеет высокую твердость (более 800 НВ, легко царапает стекло), но чрезвычайно низкую, практически нулевую, пластичность. Такие свойства являются следствием сложного строения кристаллической решетки.

Цементит способен образовывать твердые растворы замещения. Атомы углерода могут замещаться атомами неметаллов: азотом, кислородом; атомы железа – металлами: марганцем, хромом, вольфрамом и др. Такой твердый раствор на базе решетки цементита называется легированным цементитом.

Цементит – соединение неустойчивое и при определенных условиях распадается с образованием свободного углерода в виде графита. Этот процесс имеет важное практическое значение при структурообразовании чугунов.

Перлит (П) — это механическая смесь (эвтектоид), состоящая из мелких различных размеров пластинок ц и Ф, содержание углерода составляет 0,8%. Название перлит эвтектоид получил за блеск, который наблюдается на полированном и протравленном шлифе, напоминающий блеск перламутра. σ_в = 800 МПа, 160-200 НВ, δ=15%

Ледебурит (Л) - эвтектика системы Fе-Fе₃С - представляет механическую смесь цементита и аустенита и содержит 4,3 % С. Хрупок, 600-700 НВ

Дата добавления: 2014-01-06