Микроанализ сталей

Основными техническими сплавами являются стали, относящиеся к системе железоуглеродистых сплавов.

Основой для определения структурных составляющих сплавов в равновесном состоянии является диаграмма железо-цементит. Под равновесным состоянием сплава понимается такое состояние, когда при медленном охлаждении полностью заканчиваются все фазовые превращения в сплаве.

Для диаграммы железо-углерод характерно существование однофазных и двухфазных структур.

Однофазные структуры

1. Феррит – твердый раствор углерода в альфа-железе, имеет объемноцентрированную кубическую решетку, обладает высокой пластичностью (50%), ферромагнитен до температуры 768º. Твердость 60-100НВ.

2. Аустенит – твердый раствор углерода в гамма-железе, имеет гранецентрированную кубическую решетку, обладает высокой пластичностью, немагнитен. Твердость 160-220НВ.

3. Цементит – химическое соединение железа с углеродом (карбид железа), имеет сложную орторомбическую решетку, обладает высокой твердостью 800НВ, большой хрупкостью и нулевой пластичностью, немагнитен выше 210º. Имеет три разновидности: первичный – выделившийся из жидкого сплава, вторичный – выделившийся из аустенита и третичный – выделившийся из феррита.

Двухфазные структуры

Перлит – эвтектоид, механическая смесь феррита и цементита, образующаяся при температуре 727ºС в результате распада аустенита, содержит 0,8% углерода. Различают пластинчатый перлит, представляющий собой параллельное чередование пластинок цементита и феррита, и зернистый – когда округлые зерна цементита равномерно распределены в поле феррита. Твердость 160-250НВ.

Микроструктуры углеродистых сталей

Стали с содержанием углерода от 0,02 % до 0,8 % называются доэвтектоидными. Микроструктура состоит из феррита и перлита. С увеличением содержания углерода количество феррита уменьшается, а перлита увеличивается. На рисунке 5(а, б) показаны микроструктуры доэвтектоидных сталей, содержащие 0,1% и 0,4% углерода соответственно. После травления в 4%-ном растворе азотной кислоты в этиловом спирте феррит выделяется в виде светлых, а перлит – в виде темных кристаллов.