Изотермические превращения в железоуглеродистых сплавах

В системе Fe – Fе3С происходят три изотермических превращения:

• перитектическое превращение на линии HJB (1499°С):

Ф_Н + Ж_В ⇄ А_J;

• эвтектическое превращение на линии ECF (1147°С):

Ж_С⇄ А_Е + Ц;

• эвтектоидное превращение на линии PSK (727°С):

А_S ⇄ Ф_P + Ц.

Перитиктическое превращение протекает при 1499°С в интервале концентраций 0,1…0,5%С. В перитектическом сплаве, содержащем 0,16%С (I), обе исходные фазы (Ж+Ф), взаимодействуя между собой при перитектическом превращении, без остатка расходуются на образование аустенита.

В доперитектических сплавах, содержащих от 0,1(В) до 0,16%С (I), после рассматриваемой реакции остается в избытке определенная доля феррита, который при дальнейшем охлаждении сплавов (в результате перестройки решетки ОЦК в ГЦК) в интервале температур, соответствующих линиям HN и IN, превращается в аустанит.

Заперитектические сплавы окончательно затвердевают в интервале температур ликвидус (ВС) – солидус (IE), при котором избыточная жидкая фаза, оставшаяся от перитектического превращения, кристаллизуется в аустенит.

Этой реакцией описывается также затвердевание сплавов с содержанием углерода 0,5…2,14%.

Таким образом, все сплавы, содержащие менее 2,14%С, после первичной кристаллизации приобретают однофазную структура – аустенит, сохраняющийся при охлаждении до температуры линии GSE. При дальнейшем охлаждении происходит перекристаллизация аустенита, в результате чего образуется окончательная структура сплава.

Эвтектическое превращение протекает при 1147°С в интервале концентраций 2,14(Е)…6,67 %С (F).

Эвтектические сплав 4,3%С(С), предельно насыщенные углеродом и железом, кристаллизуется с образованием двух фаз (А+Ц). Такая эвтектическая смесь носит название ледебурит (при данном фазовом составе – ледебурит аустенитный).

Сплавы доэвтектические 2,14 (Е)…4,3%С (С) и заэвтектические 4,3(C)…6,67%С (F)кристаллизуются в два этапа. На первом этапе в интервале температур ликвидус (BCD) – солидус (ECP) из жидкой фазы выделяются первичные кристаллы: в доэвтектическиех – аустенит, в заэвтектических – цементит.

На втором этапе оставшаяся жидкость затвердевает с образованием эвтектики – ледебурит аустенитный. В результате после первичной кристаллизации доэвтектические сплавы имеют структуру – А₁+Л, заэвтектические – Ц₁+Л.

Эвтектойдное превращение протекает при 727°С в интервале концентраций 0,02(Р)…6,67 %С (F).

В отличии от эвтектического превращения при эвтектойдном исходной фазой является твердый раствор. Выделяющаяся из твердого раствора смесь фаз, называется эвтектойдом. Структурная составляющая железоуглеродистых сплавов, образующая в результате распада аустенита и состоящая из чередующихся пластинок феррита и цементита, называется перлитом.

В чугунах ледебурит аустенитный при температуре 727°С видоизменяется и становиться лебедуритом перлитным.

Структурные превращения в сплавах, находящихся в твердом состоянии, вызваны следующими причинами:

1. изменением растворимости углерода в железе в зависимости от температуры сплава

2. полиморфизмом железа

3. влиянием содержания растворенного углерода на температуру полиморфных превращений.