Фазы железоуглеродистых сплавов

Аустенит (γ -фаза) — высокотемпературная гранецентрированная модификация железа и его сплавов.

В углеродистых сталях аустенит — это твёрдый раствор внедрения углерода в γ -железе. В сталях, содержащих другие металлы (кроме железа, легированные стали), атомы металлов замещают атомы железа в кристаллической решетке и возникает твердый раствор замещения. В чистом железе существует в интервале температур 911—1392 °C; в углеродистых сталях аустенит существует при температурах не ниже 727 °C. В легированных сталях аустенит может существовать и при гораздо более низких температурах. Такие элементы, как никель стабилизируют аустенитную фазу. Присутствие никеля в количестве 8—10% приводит к тому, что аустенитная фаза сохраняется и при комнатной температуре [8].

Феррит (лат. ferrum — железо) - твёрдый раствор внедрения углерода в α -железе (α -феррит). Имеет объемноцентированную кубическую кристаллическую решётку. Является фазовой составляющей других структур, например, перлита, состоящего из феррита и цементита.

При температурах выше 1392 °С в железоуглеродистых сплавах образуется твёрдый раствор углерода в δ -железе (δ -феррит), который можно рассматривать как высокотемпературный феррит [8].

Растворимость углерода в α -феррите 0, 02–0, 03 % (по массе) при 727 °C, а при комнатной температуре 10− 6–10− 7 %; в δ -феррите — 0, 1 %. Растворимость легирующих элементов может быть весьма значительной или неограниченной. Легирование феррита в большинстве случаев приводит к его упрочнению. Нелегированный феррит относительно мягок, пластичен, сильно ферромагнитен до 768–770°С [10].

Перлит (от фр. perle - жемчужина) — одна из структурных составляющих железоуглеродистых сплавов — сталей и чугунов: представляет собой эвтектоидную смесь двух фаз — феррита и цементита (в легированных сталях — карбидов). Перлит — продукт эвтектоидного распада (перлитного превращения) аустенита при сравнительно медленном охлаждении железоуглеродистых сплавов ниже 727 °C. При этом γ -железо переходит в α -железо, растворимость углерода в котором составляет от 0, 006 до 0, 025%; избыточный углерод выделяется в форме цементита или карбидов. В зависимости от формы различают перлит пластинчатый (основной вид перлита; обе фазы имеют форму пластинок) и зернистый (округлые зёрнышки, или глобули, цементита располагаются на фоне зёрен феррита). С увеличением переохлаждения растёт число колоний перлита, то есть участков с однообразной ориентацией пластинок феррита и цементита (карбидов), а сами пластинки становятся более тонкими. Механические свойства перлита зависят в первую очередь от межпластиночного расстояния (суммарная толщина пластинок обеих фаз): чем оно меньше, тем выше значение предела прочности и предела текучести и ниже критическая температура хладноломкости. При перлитной структуре облегчается механическая обработка стали. Дисперсные разновидности перлита называют сорбитом и трооститом [10].