Кроме того, диаграмма может быть использована для предсказания микроструктуры при любой заданной температуре.

Диаграмму создавали в течение многих лет ученые различных стран. Особенно большой вклад в построение диаграммы внес русский металлург Д. К. Чернов, которому принадлежит приоритет открытия превращений в сталях и критических точек.

По горизонтальной оси диаграммы откладывается содержание углерода в сплаве в процентах, по вертикальной - температура в °С. Каждая точка на диаграмме характеризует определенный состав сплава при определенной температуре. Превращения в сплавах железо - углерод происходят не толь­ко при затвердевании сплава в жидком состоянии, но и в твердом благодаря переходу железа из одной аллотропической формы в другую.

В зависимости от температуры и содержания углерода сплавы железо - углерод могут иметь структурные составляющие: феррит, цементит, перлит, аустенит, ледебурит и графит. Физико-химическая природа этих структурных составляющих различна.

Феррит представляет собой твердый раствор углерода в α -железе. При 723° С в α -железе может содержаться до 0, 02% углерода, а при 20° С всего лишь 0, 006% углерода. Феррит обладает высокой пластичностью, низкой твердостью (НВ 80-100), прочностью (σ _ь = 25 кгс/мм²) и магнитными свойствами, которые сохраняются до температуры 768° С.

Цементит - химическое соединение железа с углеродом, т. е. карбид железа Fe₃C. Цементит содержит 6, 63% углерода и до 210°С сохраняет магнитные свойства. Цементит очень хрупкий и обладает твердостью НВ 760-800. В структуре стали и чугуна он находится в виде игл, отдельных включений и сетки, по границам зерен.

Перлитом называют механическую смесь феррита с цементитом. Перлит - это продукт распада аустенита при медленном охлаждении. Он может быть пластинчатым или зернистым. В нем содержится 0, 8% углерода. Механические свойства перлита зависят от степени измельчения частичек цементита.

Ледебурит представляет собой эвтектику, состоящую из цементита и аустенита и образующуюся при кристаллизации жидкого сплава, который содержит 4, 3% углерода. Ледебурит обладает высокой твердостью (НВ до 700) и хрупкостью.

Чистое железо плавится и затвердевает при 1539°С (точка А), а чугун, содержащий 4, 3% углерода, - при 1130°С (точка С).

Графит - это кристаллическая разновидность углерода. Он имеет черный цвет и встречается в структуре чугуна и графитизированной стали.

----Основные фазовые превращения при термообработке стали Основой для изучения термической обработки стали является диаграмма железо – углерод (область сталей). При рассмотрении разных видов термообработки железо-углеродистых сплавов (стали, чугуны) используются следующие условные обозначения критических точек этих сплавов. Температуры равновесных превращений (критические точки) принято обозначать буквой А с соответствующим индексом: Эвтектоидную температуру (линия PSK) обозначают А1 (727оС), температуру магнитного превращения А2 (точка Кюри 768оС), температуру линии GS – А3, температуру полиморфного превращения Feγ → Feδ – А4, температуру линии SE – Аcm. Вследствие гистерезиса температуры превращений при нагреве всегда выше соответствующих температур при охлаждении, поэтому введена дополнительная индексация – при нагреве – индекс с, при охлаждении – индекс r. Четыре основных превращения при термической обработке в стали При термической обработке стали наблюдаются следующие превращения: 1. Превращение перлита в аустенит, протекающее выше точки А1. α + Fe3C → γ 2. Превращение аустенита в перлит, протекающее ниже А1 γ → α + Fe3C 3. Превращение аустенита в мартенсит: γ → М 30 4. Превращение мартенсита в перлит (в феррито-карбидную смесь): М → α + Fe3C