Перитектическая часть диаграммы железо — углерод

Все известные диаграммы не учитывали аллотропического превращения у-железа, устойчивого при очень высоких температурах, близких к температуре плавления железа.

0 существовании аллотропического превращения железа выше температуры 1200 °C стало известно после того, как в 1890 г. обнаружили значительные различия в механических свойствах двух сортов стали, содержащих 0,12 и 0,13% С в зависимости от того, были ли они охлаждены после температур выше или ниже 1300 °C, и тепловой эффект при температуре между 1290—1300 °С. Причем температура у ?*—* 5 превращения с возрастанием содержания углерода очень сильно повышается.

В 1914 г. исследовали^[1] превращения в сплавах железа с углеродом, проводя термический анализ очень чистых проб электролитического железа (0,009% С, 0,03% Си, 0,001—0,002% S), а также проб стали (до 0,5% С), полученной из электролитического железа и углерода из сахара.

Из построенной в соответствии с правилом фазового равновесия двухкомпонентной диаграммы (рис. 7.19, а) следует, что наи;

Рис. 7.19. Перитектическая часть диаграммы железо — углерод; температуры кристаллизации обозначены маленькими кружочками:

л — 1914 г.; б- 1937 г.

большая растворимость углерода в 5-железе наблюдается при температуре 1487 °C и составляет около 0,08%; жидкий раствор, будучи при этой температуре в равновесии с кристаллами твердого раствора, содержит около 0,36% С. Новый вид превращений был назван перитектическим.

Перитектика (от греч. periteko — плавлю, расплавляю, разжижаю), жидкость, находящаяся (при постоянном давлении) в равновесии с кристаллическими фазами (химическими соединениями или твердыми растворами), число которых равно числу компонентов системы и при изменении ее температуры уменьшается на 1. Это отличает перитектику от эвтектики — жидкости, находящейся в равновесии с кристаллическими фазами, число которых при понижении температуры не изменяется (при повышении температуры они полностью переходят в раствор или расплав).

Однако эти опыты не дали достаточных сведений для определенного обозначения псритсктичсского состава (точка/), поэтому сходящиеся в этой точке кривые df и fg обозначены штриховыми линиями. Температура плавления железа — 1528 °C.

Новые экспериментальные исследования этой области диаграммы^[2] были проведены только в 1937 г. в связи с разработкой теории термической обработки тройных сплавов, особенно сплавов системы Fe — С — Сг.

Для опытов, проведенных термическим методом, использовали 24 сплава, приготовленных со всеми мерами предосторожности, чтобы не допустить их загрязнения, из чистого железа, полученного химическим путем из хлорного железа и графита высокой степени чистоты, используемого в качестве электродов для спектроскопических исследований. Плавление происходило в вакууме, в высокочастотной индукционной печи в тигле из окиси тория.

Разница по сравнению с результатами прежних исследований проявилась отчетливо (рис. 7.19, в) главным образом только в отношении точки В (правый конец перитектической изотермы), при 0,51% С, в то время как ранее она составляла при 0,71% С (для промышленных сталей). Кроме того, отличаются температура плавления железа (1533 ± 5 °C против 1528 °С) и температура превращения Л₄ (1388 ± 5 °C против Л_гА = 1400 °C или А_сЛ =1410 °С). Температура перитектического превращения оказалась 1494 ± 5 °C, между тем в более ранних опытах она составляла 1487 °C.

• [1] Ruer R., Kiesper R. Die Umwandlung des reinen Eisens und ihre Beein-flussung durch Kohlenstoff, Silizium, Kobalt und Kupfer // Ferrum. 1914.Bd. II. S. 257.
• [2] Adcock F. An Investigation of the Iron—Carbon Constitutional Diagram //J. Ir. St. Inst. 1937. V. 135. P. 281.