Сплавы железа с углеродом представляют одну из сложных систем. Начало изучению железных сплавов положили своими трудами и открытиями крупнейшие русские металлурги П.П. Аносов и Д.К. Чернов.

Д.К. Чернов обнаружил, что сталь при нагревании или при охлаждении с высоких температур претерпевает превращения при определенных температурах, называемых критическими точками.
Одна из этих точек, названная Черновым точкой α, соответствует темно-вишневому калению, вторая - точка в - красному калению и последняя - точка с - почти совпадает с точкой плавления.

Существование критических точек было установлено Д.К. Черновым в 1865 г. при обработке орудийной стали на Обуховском заводе.

Только спустя 30 лет Аустеном была опубликована первая диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов.
В дальнейшем над усовершенствованием и уточнением этой диаграммы работали ученые многих стран.

Диаграмма состояния сплавов железа и углерода (цементита)

Рис. Диаграмма состояния сплавов железа и углерода (цементита)

Известные технические полезные сплавы содержат углерода не свыше 5-6%. Сплавы железа с большим содержанием углерода чрезвычайно высокоплавки и хрупки.

Железо образует с углеродом химическое соединение Fe3С - цементит, содержащий 6,7% С и являющийся как бы самостоятельным компонентом сплава. Поэтому обычно изучают не всю диаграмму железо - углерод, а лишь часть ее, относящуюся к сплавам, содержащим от 0 до 6,7% С, т. е. от Fe до Fe3С. Такая диаграмма железоуглеродистых сплавав изображена на рис. 1.

Для чистого железа имеем следующие критические точки:

  • Переход магнитного α-Fe в немагнитное Ас2 (768° точка М диаграммы состояния)
  • Переход α -Fe в γ-Fe Ac3 (906° точка G диаграммы состояния)
  • Переход γ-Fe в δ-Fe Ac4 (1401° точка N диаграммы состояния)
  • Точка плавления 1528° (точка А диаграммы состояния)