6.3 Диаграмма состояния системы железо-углерод

Диаграмма (рисунок 6.3 ) имеет две особенности.

Во-первых, на диаграмму нанесено две системы линий : сплошные и пунктирные. Сплошные отвечают метастабильному равновесию (железо - цементит), пунктирные - стабильному (железо - графит), т.е. фактически изображено две диаграммы.

Во-вторых, диаграмма представлена только до 6,67% углерода, то есть до содержания углерода в цементите. Это та часть диаграммы, которая имеет практическое значение.

Точка А характеризует равновесие между жидкостью и -фазой в чистом железе, точка N равновесие - , точка G - равновесие - . Правее от областей существования полиморфных модификаций чистого железа расположены области соответствующих твердых растворов. Область выше линии ликвидус соответствует жидкой фазе. Правее диаграмма заканчивается вертикальными линиями, которые соответствуют однофазным областям существования цементита (метастабильная система) или графита (стабильная система). Эти области изображены в виде вертикальных линий, поскольку растворимость железа в цементите и графите очень мала.

А ж + Ф ж

H В D’

Ф D

N Ф +А ж + А ж +

C’ Г(Ц)

E’ F’

A E C F

А + Г(Ц)

Ф + À

G

Ф P’ S’

P S Ф + Г(Ц) K K’

Q L

Рисунок 6. 3 - Диаграмма фазового равновесия Fe -С стабильной

(Fe-Г) и метастабильной (Fe-Fe₃C) систем

Линия АВС (АВС’D’) - линия ликвидуса, линия АHJECF (А’H’J’E’С’F’) - линия солидуса. НJB -линия перитектического равновесия ж +-ф + А. Линия ЕCF (Е’С’F’) - линия эвтектического равновесия ж + А + Ц (Г), РSK (Р’S’К’) - линия эвтектоидного равновесия А + -ф + Ц (Г). Точки С (С’) и S (S’) являются соответственно эвтектической и эвтектоидной точками. В таблице 6.1 приведены координаты характерных точек диаграммы.

Таблица 6.1 - Характерные точки диаграммы железо - углерод

Точка	Температу-ра, °С	Содержание углерода,%	Точка	Температу-ра, °С	Содержание углерода,%
A	1539	0,00	F’	1152	100
B	1494	0,53	G	910	0,00
C	1145	4,30	S	723	0,80
C’	1152	4,26	S’	738	0,68
N	1400	0,00	P	723	0,025
H	1494	0,10	P’	738	0,023
J	1494	0,16	K	723	6,67
E	1145	2,03	K’	738	100
E’	1152	2,01	Q	20	0,000
F	1145	6,67	L	20	6,67

Сплавы системы железо – углерод делят на две большие группы, причем это деление имеет объективные причины Сплавы с содержанием углерода меньшим, чем в точке Е (около 2%) называют сталями, с большим содержанием углерода – чугунами. В сталях, в соответствии с диаграммой, отсутствует эвтектическое превращение и образование высокоуглеродистых фаз возможно только из аустенита, т.е. при твердофазных превращениях, что очень сильно затрудняет образование графита. В чугунах указанные фазы начинают образовываться из жидкости, поэтому, в зависимости от условий, возможно образование как цементита, так и графита.