ОПИСАНИЕ МИКРОСТРУКТУР

§ 1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИКРОСТРУКТУРЫ СТАЛИ И ЧУГУНА

Феррит. Микроструктура феррита как твердого раствора углерода, марганца, кремния, фосфора, хрома и других элементов в α-железе состоит из светлых зерен (фиг. 11). Лучшим реактивом для травления феррита является 4%-ный раствор азотной кислоты в спирте. Четкое выявление границ зерен получается после ряда повторных полировок, сопровождаемых травлением.

Аустенит. Микроструктура аустенита как твердого раствора углерода и других элементов в γ-железе (фиг. 12) состоит из светлых зерен с характерными двойниками.

Для лучшего выявления микроструктуры аустенита рекомендуется при изготовлении микрошлифов применять электролитическое полирование и электролитическое травление.

Цементит. Микроструктура цементита как химического соединения железа с углеродом Fe3C (содержащего 6,67% С) или твердого раствора железа и других элементов на его основе имеет светлый выпуклый вид, например, выделившийся в виде сетки и игол из аустенита вторичный цементит (фиг. 13) в неотожженной (сырой) высокоуглеродистой (заэвтектоидной) стали. При травлении обычными реактивами, ввиду химической стойкости цементита, он слабо разъедается и имеет так же, как и феррит, светлый вид. Отличить его от феррита можно или по его высокой твердости, или путем травления пикратом натрия, который окрашивает цементит в темный цвет (при этом феррит не окрашивается).

Цементит также наблюдается в структуре в виде полос первичного цементита (фиг. 14, а), выделившегося из жидкого сплава, и в форме мелкой сетки или частичек третичного цементита (фиг. 14,6), выделившегося из феррита.

Перлит. Эвтектоид, состоящий из мелких различной величины пластинок цементита, расположенных в феррите, называется пластинчатым перлитом (фиг. 15). В случае, если цементит расположен в виде мелких зерен цементита различной величины в феррите, то такая структура называется зернистым перлитом (фиг. 16). В чистых сплавах железа с углеродом перлит содержит 0,8% С. В сталях и чугунах, содержащих кремний, марганец и другие элементы, перлит содержит меньше углерода. Пластинки и зерна цементита своеобразно отражают свет, и поверхность протравленного микрошлифа напоминает перламутр, что дало основание назвать эту микроструктуру перлитом.

Особенно хорошо пластинки цементита в перлите можно наблюдать под электронным микроскопом (фиг. 17), где ясно видны тонкие пластинки цементита, наклоненные под углом к поверхности

микрошлифа.

Весьма хорошим реактивом, обеспечивающим равномерное и четкое выявление структуры перлита, является 5%-й раствор пикриновой кислоты в этиловом спирте, который хорошо растворяет феррит, не загрязняет его продуктами травления, а на цементит почти не оказывает воздействия.

Ледебурит. Ледебурит, или цементитная эвтектика, состоит в момент образования из выделений аустенита, расположенных в цементите, а после охлаждения ниже Ar1 — из выделений перлита в цементите (фиг. 18).

Фиг. 11 Феррит- X500. Светлые зерна α-железа, которое может содержать в твердом растворе до 0,006% углерода, а также некоторое количество марганца, кремния, фосфора, хрома и других элементов.

Фиг. 12. Аустенит; х500 Светлые зерна с характерными двойниками кристалла твердого раствора углерода и других элементов в γ - железе

Фиг. 13. Цементит вторичный в неотожженной (заэвтектоидной) стали; Х1000. Светлая сетка Fe3C, который может содержать в твердом растворе железо марганец, хром и другие элементы.

Фиг. 14. Цементит: a — первичный (массивные включения в заэвтектическом чугуне); Х200; б — третичный (мелкие включения и сетка в техническом железе); Х1500.

Фиг. 15. Перлит пластинчатый; х2000. Эвтеклоид, состоящий из тонких пластинок цементита, расположенных в ферритной основе.

Фиг. 16. Перлит зернистый; Х2000. Эвтектоид, состоящий из мелких зернышек цементита, расположенных в ферритной основе.

Фиг. 17. Перлит пластинчатый;Х30 000 (А. В. Смирнова). Эвтектоид, состоящий из тонких пластин цементита, наклоненных под углом к поверхности микрошлифа и расположенных в ферритной основе.

Фиг. 18. Ледебурит; х500 (Н. П. Аристов). Эвтеклика из характерных округлых темных включений перлита, расположенных в светлой цементитной основе.