Вопрос 2. Начертите в масштабе упрощенную диаграмму состояния «железо-цементит» и укажите во всех областях диаграммы структуры, получающиеся при медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов. Пользуясь этой диаграммой, поясните в самой краткой форме структурные превращения, происходящие в стали, содержащей 0,9% углерода, при её медленном нагревании от комнатной температуры до 1000°С. Определите температуры начала и конца вторичной кристаллизации для этой стали при его охлаждении.

На рис. 1 приведена упрощённая диаграмма состояния системы железо-цементит. Наибольшее количество углерода по диаграмме 6,67% соответствует содержанию углерода в химическом соединении — цементите.

Превращение из жидкого состояния в твердое (первичная кристаллизация). Линия ACD является линией ликвидуса, а линия AECF — линией солидуса.

Выше линии ACD сплавы системы находятся в жидком состоянии (Ж). По линии АС из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы твердого раствора углерода в g-железе, называемого аустенитом (А), в области АСЕ будет находиться смесь двух фаз — жидкого раствора (Ж) и аустенита (А). По линии CD из жидкого раствора начинают выпадать кристаллы цементита (Ц); в области диаграммы CFD находится смесь двух фаз — жидкого раствора (Ж) и цементита (Ц). В точке С при содержании 4,3% С и температуре 1130°С происходит одновременно кристаллизация аустенита и цементита и образуется их тонкая механическая смесь — эвтектика, называемая в этой системе ледебуритом. Ледебурит (эвтектика) присутствует во всех сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67% углерода. Эти сплавы относятся к группе чугуна.

Точка Е соответствует предельному насыщению железа углеродом (2,0%). Сплавы, лежащие левее этой точки, после полного затвердевания представляют один аустенит. Эти сплавы относятся к группе стали.

Превращения в твердом состоянии (вторичная кристаллизация). Линии GSE, PSK и GPQ показывают, что в системе сплавов в твердом состоянии происходят изменения структуры.

Превращения в твердом состоянии происходят вследствие перехода железа из одной модификации в другую, а также в связи с изменением растворимости углерода в железе.

При нагреве до А_С1 (723°С)[1] (см. рис. 2, штриховая линия) превращений нет, и сталь имеет структуру: перлит + цементит вторичный. При А_С1 происходит превращение перлита в аустенит. От А_С1 до А_cm (критическая точка, лежащая на линии SE) »910°C происходит растворение вторичного цементита в аустените. При А_cm сталь имеет аустенитную структуру.

Процесс выделения вторичных кристаллов из твёрдой фазы в процессе охлаждения носит название вторичной кристаллизации.

Температура начала вторичной кристаллизации — »910°C.

Температура конца вторичной кристаллизации — 723°С.