ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диаграмма состояния системы железо углерод из "Курс физической химии Том 1 Издание 2" Большое значение в металлургии имеет диаграмма состояния системы железо —углерод, дающая возможность сознательно намечать пути исследований для создания различных сортов сталей и чугуна. Начало исследования системы железо — углерод было положено работами Н. П. Аносова 1831—1841 гг. и Д. К. Чернова 1868—1869 гг., которые установили, что сталь и чугун обладают кристаллической структурой. В качестве убедительного доказательства кристаллической структуры стали Чернов приводил мелкие и крупные разветвленные кристаллические образования — дендриты, находимые в медленно охлажденных стальных слитках. Чернов открыл превращения структур в твердом состоянии и разработал теорию закалки и отпуска сталей. [c.392] Чистое железо кристаллизуется в виде трех модификаций а, у и й, каждая яз которых устойчива в своем интервале температур. Твердые растворы углерода в этих модификациях называются соответственно а-феррит, аустенит и в-феррит. Модификации а и б обладают одинаковой кубической пространственно центрированной решеткой и представляют собой, строго говоря, одну фазу модификация V является кубической гранецентрированной решеткой. Последний тип решетки допускает значительно большую растворимость углерода. [c.393] Превращения кристаллических модификаций в твердой фазе Чернов установил путем наблюдения за охлаждением раскаленных стальных болванок. Охлаждаемая болванка, которая уже начинала темнеть, ярко вспыхивала, после чего снова начинала темнеть и далее охлаждалась уже равномерно. Свойства и строение стали, быстрр охлажденной до вспышки и после вспышки, оказались различными. [c.393] Вспышки, наблюдавшиеся Черновым, отвечают превращениям, которые устанавливаются в настоящее время на основании изломов кривых охлаждения. Изломы наблюдаются при термическом анализе различных сплавов и после того, как вся масса затвердевает. Температуры превращения твердой фазы в системе Ре—С называются критическими точками Чернова. [c.393] Затвердевшая эвтектика из аустенита и цементита называется ледебуритом. Расплав, содержащий 4,3% С, может дать при застывании только ледебурит. [c.394] При охлаждении аустенита ниже 1150° С происходит его перекристаллизация. [c.394] Из твердых растворов, содержащих менее 0,9% углерода, в первую очередь выделяется феррит, а из растворов, содержащих более 0,9% углерода, в первую очередь выделяется цементит, который называют вторичным цементитом. В обоих случаях состав остающегося твердого раствора приближается к эвтек-тоидой точке 5. В этой точке происходит одновременное выделение кристаллов феррита и цементита в виде тонкой слоистой смеси, называемой перлитом. Расплав, содержащий 0,9% углерода, при охлаждении может образовать чистый перлит, не содержащий ранее выделившиеся более крупные кристаллы феррита или РезС. [c.394] Регулируя состав исходного расплава, скорость охлаждения и продолжи тельность выдержки при выбранных по диаграмме температурах, можно получать сплавы самых различных структур . Если затем полученную систему закалить, т. е. очень быстро охладить, то все дальнейшие превращения сильно тормозятся и созданная структура сохраняется, хотя и является термодинамически неустойчивой. Это и есть путь получения различных сортов сталей. Следует добавить,, что в процессе закалки могут образоваться еще различные, не упомянутые здесь неустойчивые кристаллы. Например, при очень быстром охлаждении аустенита получается мартенсит, который представляет собой феррит, пересыщенный углеродом. Возможность образования подобных систем еще больше усложняет разнообразие в структурах, а следовательно, и в свойствах сталей. [c.394] Мощным средством для создания разнообразных по качеству сталей являются добавки различных металлов, которые могут резко изменять разобранную диаграмму, вызывая, например, расширение или сокращение областей равновесного существования а, у и б растворов, смещая эвтектическую и эвтек-тоидную точки, приводя к полному исчезновению отдельных участков диаграммы за счет расширения других. [c.394] Диаграмма железо — углерод является первой фазовой диаграммой, использованной в металлургии. После того как было начато систематическое изучение фазовых диаграмм, развитие металлургии стало на прочную научную основу. [c.394] Вернуться к основной статье