Процессы вторичной кристаллизации белых чугунов

Первичная структура белых чугунов может состоять из ледебурита, аустенита и первичного цементита. Так как ледебурит представляет собой механическую смесь аустенита и цементита, то, по существу, если сталь содержит 0,8% углерода, то ее вторичная кристаллизация будет протекать при постоянной температуре (723°) и сопровождаться только одним процессом - образованием перлита. Это объясняется тем, что в данном случае содержание углерода в стали соответствует эвтектоидному составу. Процесс вторичной кристаллизации стали, содержащей более 0,8% углерода, представлен на диаграмме линиями ES и SK. Точка Е показывает максимальное количество углерода, которое может быть растворено в аустените. Линия ES указывает предельную растворимость углерода в аустените при различных температурах. Точка 5 характеризует количество углерода, которое может быть растворено в аустените при температуре 723°. На линии SK заканчивается вторичная кристаллизация сталей, содержащих более 0,8% углерода, с образованием перлита (в результате распада аустенита).

На примере стали, содержащей 1,2% углерода, рассмотрим более подробно процессы вторичной кристаллизации стали этой группы. Сталь, содержащая 1,2% углерода, сохраняет первичную структуру аустенита при охлаждении до температуры 870°. При более низкой температуре аустенит уже не способен растворить 1,2% углерода, поэтому при дальнейшем охлаждении сплава из кристаллической решетки аустенита будет выделяться избыточный углерод в виде цементита. Так как этот цементит выделяется в результате вторичной кристаллизации, то его называют вторичным цементитом и обозначают РезСц. В отличие от первичного цементита, который образуется в процессе первичной кристаллизации чугунов. Вследствие выделения цементита содержание углерода в оставшемся аустените будет непрерывно понижаться и при температуре 723° достигнет 0,8%. При этой температуре произойдет превращение аустенита в перлит. На этом закончится процесс вторичной кристаллизации. Таким образом, рассматриваемая сталь в интервале температур 870-723° имеет структуру аустенита и вторичного цементита, а при температурах ниже 723° будет состоять из перлита и вторичного цементита. Аналогичные превращения в твердом состоянии будут испытывать все стали, содержащие более 0,8% углерода.

Разница будет лишь в температурах начала выделения вторичного цементита. Различают три группы сталей в зависимости от содержания в них углерода. Стали, содержащие менее 0,8% углерода, называются доэвтектоидными, содержащие 0,8% углерода - эвтектоидными, а свыше 0,8% углерода - заэвтектоидными. На рис. 37 показаны схемы микроструктур доэвтектоидной стали с содержанием 0,4% углерода, эвтектоидной и заэвтектоидной стали с 1,2% углерода. Доэвтектоидные стали имеют при комнатной температуре структуру феррита и перлита. Чем больше в них углерода, тем больше будет перлита и меньше феррита. Структура эвтектоидной стали состоит только из перлита. Заэвтектоидные стали имеют при комнатной температуре структуру перлита и цементита. С увеличением в этих сталях углерода растет количество цементита и уменьшается количество перлита. Микроструктуры сталей с различным содержанием углерода.