Стали в отожженном состоянии состоят из феррита, цементита, перлита.
Феррит — твердый раствор внедрения углерода в Fea, пластичен (δ = 45%), НВ = 70 — 80;
цементит — химическое соединение железа с углеродом Fe3C, хрупкая фаза с НВ=800;
перлит — механическая смесь кристаллов феррита и цементита, по форме кристаллов различают перлит зернистый и пластинчатый, НВ=160-260, последний тверже. Структура стали в отожженном состоянии определяется содержанием в ней углерода и характеризуется нижней левой частью диаграммы состояний железо-цементит.
Микроструктура технического железа (С < 0,02%) — это феррит с незначительным количеством третичного цементита, который обычно располагается по границам зерен основной фазы (рис.1).
Структура доэвтектоидной стали (0,02<С<0,8%) после отжига представлена ферритом и перлитом. Фазы в поле микроскопа имеют разную окраску: феррит – светлую, а перлит — темную (рис.2).
С увеличением в стали содержания углерода количество перлитной фазы будет возрастать, при этом прочность и твердость стали повышаются, а пластичность уменьшается, т.к. в состав перлита входит очень твердая цементитная фаза.
Соотношение площадей структурных составляющих доэвтектоидных сталей с достаточной точностью определяет содержание в них углерода (табл. 1.).
Структура эвтектоидной стали (С = 0,8%) после отжига состоит полностью из перлита, который в зависимости от термической обработки может быть пластинчатым или зернистым. Твердость и предел прочности на растяжение эвтектоидной стали выше, чем доэвтектоидной, а пластичность ниже.
Структура заэвтектоидной стали (С>0,8%) состоит из перлита и вторичного цементита. В зависимости от вида термической обработки вторичный цементит может наблюдаться на микрошлифе в виде светлых, небольших по величине зерен, либо в виде светлой сетки по границам зерен перлита (рис.3). Количество вторичного цементита в структуре заэвтектоидной стали невелико и увеличивается с увеличением содержания углерода в ней. Наличие в структуре стали цементита приводит к значительному повышению ее твердости и снижению пластичности по сравнению с эвтектоидной сталью.
Величина зерна стали — один из важнейших факторов, влияющих на ее свойства. Стали, имеющие мелкие зерна, обычно обладают более высокими механическими свойствами, особенно пластичностью и вязкостью при обычной температуре. С укрупнением зерна понижается ударная вязкость, твердость и другие свойства стали. Величина зерен стали характеризуется соответствующим номером зерна стандартной шкалы ГОСТ 5639.
