6.4 Формирование структуры технического железа

Если в железоуглеродистом сплаве углерода содержится меньше, чем соответствует точке Р, то такой сплав называют техническим железом. В таких сплавах не происходят превращения, соответствующие трехфазным равновесиям – перитектическое, эвтектическое и даже эвтектоидное

Кристаллизация сплава 1 ( приблизительно 0,02 %С ) начинается при некотором переохлаждении относительно линии АВ с образования кристаллов -феррита ( рисунок 6.4, сплав 1 ).

Эти кристаллы имеют вид дендритов. Содержание углерода в -феррите увеличивается в соответствии с наклоном линии АН, а в жидкой фазе - в соответствии с наклоном линии АВ. При некотором переохлаждении относительно линии АН (точка 3) кристаллизация заканчивается. Структура состоит из равноосных зерен -феррита. Дендритная ликвация в этих сплавах обычно не выражена в связи с высокой подвижностью атомов углерода.

1 2 3 4 5 6 1 3 5 6

А 1 ж+Ф ж ж

Ф 2 Н 10 14 B ж+Ф ж+Ф - ж

J15 18 20 Ф -­ - ж - ж

N 4 Ф +А ж+А А А -_- А

19 А -_-_- -_­-

21 А

А А

6 22 А

G 16 А+Ф Ф

Ф + А П

7 Ф П Ф П

Ф 8 Р 17 S 23

Ф + Ц Ц_ш

%С  Ц

Рисунок 6.4 - Диаграмма системы железо-цементит (область сталей) и кривые охлаждения сплавов с разным содержанием углерода.

В сплаве 1 полиморфное превращение  начинается и заканчивается при некотором переохлаждении относительно соответственно точек 4 и 5, расположенных на линиях НN и JN. Оно сопровождается перераспределением углерода между ферритом и аустенитом. При медленном охлаждении состав этих фаз изменяется в соответствии с наклоном указанных линий. Ниже точки 5 структура состоит из равноосных зерен аустенита.

Ниже точки 6 структура аустенита снова становится нестабильной. Начинается полиморфное превращение , которое протекает в температурном интервале 6... 7 и также сопровождается перераспределением углерода. Ниже точки 7 структура состоит из зерен феррита.

В интервале 7... 8 твердый раствор -феррит является ненасыщенным. Ниже точки 8 он становится перенасыщенным, и начинается выделение избыточной фазы - цементита. Этот цементит (третичный) выделяется преимущественно на границах зерен, негативно воздействуя на свойства технического железа. Поэтому на практике стараются тормозить образование третичного цементита.

После полного охлаждения структура сплава состоит из феррита и третичного цементита.