Аустенит в отличие от перлита (механической смеси железа — феррита с пластин ками цементита) является однородным твердым рэствором углерода в железе.
При нагреве зерна структурных составляющих превращаются в зерна аустенита+феррит в доэвтектоидных сталях и аустенитаfцементит в заэвтектоидных, а при переходе верхних критических точек Ас, лежащих по линии GSE, все зерна превращаются в аустенит.
Естественно, что при охлаждении углеродистой стали, находящейся в аустенитном состоянии (в области AGSE), идет обратный процесс — часть аустенитных зерен превращается в зерна перлита. Для эвтектоидной стали критические точки ACl и Ас, совпадают и находятся на уровне 723° С, являющемся самой низкой температурой структурных превращений для сплавов железо — углерод.
Линия АЕ соответствует температурам начала плавления сталей, началу перехода твердого раствора — аустенита в жидкое состояние при нагревании металла и соответственно концу затвердевания при охлаждении. Линия АС соответствует температурам полного расплавления твердого раствора при нагревании и началу кристаллизации при охлаждении жидкой стали.
Наклонное расположение линий АЕ и АС означает, что по мере увеличения процента содержания углерода в стали снижается температура начала и конца плавления твердого раствора при нагреве или температура начала и конца кристаллизации при охлаждении. Пользуясь диаграммой состояния железоуглеродистых сплавов, можно легко ориентироваться в характере структурных изменений, происходящих при нагреве или охлаждении.
 |
Гнк — температура начала ковки,
Ткк — то же, конца ковки. |
Для примера рассмотрим сталь 30. Изменения в структуре стали представляются на диаграмме вертикальной штриховой линией, восстановленной из точки 0,3 на оси абсцисс (точка а) и продленной до пересечения с линией АС.
При температурах до 723° С (точка б) сталь состоит из феррита и перлита, при повышении температуры выше 723° С начнутся превращения перлита в аустенит и в интервале температур 723—830° С структура стали будет состоять из аустенита+феррит.
В точке в, лежащей на линии GSE, при температуре 830° С превращение перлита в аустенит закончится полностью, и при дальнейшем нагревании структура стали будет состоять только из зерен аустенита. В точке г, лежащей на линии АЕ и соответствующей температуре 1480° С, начинается плавление, а в точке д сталь полностью переходит в жидкое состояние.
Та же сталь 30 (жидкая) при медленном охлаждении претерпевает следующие превращения: в точке д начинается, а в точке г заканчивается затвердевание; далее до точки в идет охлаждение твердого раствора аустенита; в точке в начинается и в точке б (на линии PSK) заканчивается выделение феррита; остаток аустенита в точке б превращается в перлит. При дальнейшем охлаждении сталь приобретает исходную структуру феррит+перлит.
Заштрихованная часть диаграммы состояния помогает правильно выбрать интервалы ковки — верхний предел температуры нагрева заготовки перед ковкой, а также установить нижний предел температуры ковки, при котором рекомендуется прекратить ее.
«Свободная ковка», Я.С. Вишневецкий