Состав и свойства железоуглеродистых сплавов

1) Аллотропные превращения чистого железа. Железо имеет четыре аллотропные формы: α -Fe, β -Fe, γ -Fe и δ -Fe. Практическое значение имеют только α -Fe и γ -Fe, так как β -Fe и δ –Fe отличаются от α -Fe только величиной межатомного расстояния в кристаллической решетке объемно-центрированного куба, а для β -Fe характерно еще отсутствие магнитных свойств.

Аллотропные превращения железа видны на его кривой охлаждения (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Кривая охлаждения железа.

Свойства γ -Fe и α -Fe значительно отличаются. γ -Fe не магнитно, хорошо растворяет углерод и образует с ним твердый раствор переменного состава – аустенит.

α -Fe обладает магнитными свойствами, в 100 раз хуже растворяет углерод, образуя с ним твердый раствор – феррит.

2) Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов.

АУСТЕНИТ – твердый раствор углерода в γ -Fe. Атомы углерода внедряются в кристаллическую решетку γ -Fe, причем насыщение может быть различным в зависимости от температуры, максимальное содержание углерода 2,14 %. Область сущесвования аустенита 1392…723 С, твердость его НВ = 170…200, магнитными свойствами не обладает.

ФЕРРИТ – твердый раствор углерода в α -Fe переменного состава, максимальное содержание углерода 0,02 %, область существования с 910˚С. Феррит мягкий, пластичный, сильно магнитный, хорошо проводит тепло и электричество, при отсутствии примесей не корродирует. Твердость феррита НВ = 60…80.

ЦЕМЕНТИТ – карбид железа (Fe3C), химическое соединение, содержащее 6,67 % углерода. Имеет металлический блеск, слабо магнитен, плохо проводит электрический ток и тепло, очень твердый (НВ = 800) и хрупкий, неустойчив, распадается при термической обработке.

ПЕРЛИТ – механическая смесь феррита и цементита, эвтектоид, образующаяся при 723˚С и содержании углерода 0,83 % в результате распада аустенита. Твердость перлита НВ = 160…260.