* Цементит термодинамически устойчив не при всех условиях, отвечающих диаграмме состояния системы Fе—С. Однако распад цементита, сопровождаю­щийся выделением графита, в большинстве случаев протекает настолько мед­ленно, что практически не осуществляется. Графит выделяется только при об­разовании чугуна в определенных условиях

Это самая важная часть диаграммы, поскольку практическое при­менение имеют сплавы железа, содержащие не более 5% углерода.

Диаграмма состояния системы Fе—С сложнее, чем рассмотрен­ные в главе XVI основные типы диаграмм состояния металлических систем. Особенности ее обусловлены уже упо­мянутыми обстоятельствами: существованием двух модификаций кристаллического железа, способностью обеих этих модификаций

Рис. 168. Диаграмма состояния системы железо—углерод.

образовывать твердые растворы с углеродом, способностью железа вступать в химическое соединение с углеродом, образуя цементит.

Левая ось диаграммы соответствует чистому железу, правая — карбиду FезС (цементиту). Точки A и D показывают температуру плавления железа и карбида, точки G и N—температуры превра­щений α- и γ- железа друг в друга.

Линия АВСD это кривая температур начала кристаллизации жидких сплавов, линия АНJЕСP — кривая температур начала плавления твердых сплавов. Все линии, лежащие ниже последней кривой, отвечают равновесиям между твердыми фазами.

Область, лежащая выше линии АВСD, отвечает жидкому сплаву. Области, примыкающие к левой вертикали, соответствуют твердым растворам углерода в железе: линия АНN ограничивает область твердого раствора углерода в α-железе при высоких тем­пературах (область высокотемпературного феррита), линия NJESG ограничивает область твердого раствора углерода в γ-железе (область аустенита), линия GPQ — область твердого раствора углерода в α-железе при низких температурах (область низкотемпературного феррита). Перечисленным областям соответ­ствуют гомогенные системы: структура как расплава, так и твер­дых растворов однородна в каждой из этих фаз.

Остальным областям диаграммы отвечают гетерогенные си­стемы — смеси кристаллов двух фаз или кристаллов и расплава.

Рассмотрим важнейшие превращения, происходящие при мед­ленном охлаждении расплавов различных концентраций. Это по­может нам разобраться в том, какие сплавы соответствуют областям гете­рогенности диаграммы.

Пусть мы имеем расплав, содержа­щий 0,8% углерода. Его кристаллиза­ция

начнется в точке 1 . При охлаждении расплава до температу­ры, отвечающей этой точке, будут выпадать кристаллы аустенита; их со­став отвечает точке 2. Расплав при этом обогащается углеродом и его со­став изменяется по линии ВС. Состав кристаллов в процессе кристаллиза­ции изменяется но кривой JЕ. Когда состав кристаллов достигнет точки 3, кристаллизация закончится. Как всегда при образовании твердого раствора, одновременно идет процесс диффузии в твердой фазе, в результате чего при медленном охлаждении состав всех кристаллов получается одинаковым.