Железо – металл переходной группы серебристо-серого цвета, с плотностью 7,8 т/м³, температурой плавления 1539 °С. При изменении температуры изменяется строение кристаллической решетки железа (Feδ(C)-1539…1392 °С, Feγ-1392…911 °С, Feα -911…768 °С, Feα- менее 768 °С).
Углерод – неметаллический элемент с плотностью 2,5 т/м³, температурой плавления 2500 °С. Углерод имеет две аллотропические формы: графита и алмаза.
Аустенит (А) — твердый раствор внедрения углерода в γ-железе; предельная растворимость углерода в γ-железе - 2,14% (σв=600 МПа, δ=30%, НВ 1800…2000).
Ледебурит (Л) — структурная составляющая (эвтектика) железоуглеродистых сплавов, главным образом чугунов, представляющая собой механическую смесь кристаллов аустенита и цементита, образующихся в сплавах, содержащих от 2,0 до 6,67% углерода (σв=1000 МПа, δ=1…2%, НВ4 500…5000).
Перлит (П) — структурная составляющая (эвтектоид) железоуглеродистых сплавов, представляющая собой механическую смесь чередующихся пластинок феррита и цементита, образующихся при распаде аустенита во всех сплавах системы с концентрацией углерода более 0,02% при t = 727°С (σв=600 МПа, δ=20%, НВ 2000).
Сталь — железоуглеродистый сплав, содержащий 0,02 - 2,14% углерода. По содержанию углерода и наличию структурных составляющих различают: доэвтектоидные (углерода 0,02 - 0,83%), эвтектоидные (углерода 0,83%), заэвтектоидные (углерода 0,83 - 2,14%) стали.
Феррит (Ф) — твердый раствор внедрения углерода в α-железе. Различают низкотемпературный α-феррит с растворимостью углерода до 0,02 % и высокотемпературный α-феррит с предельной растворимостью углерода 0,1% (σв=300 МПа, δ=40%, НВ800…1000).
Цементит Fe₃C (Ц) — химическое соединение железа с углеродом (карбид железа) с концентрацией углерода 6,67% (σв = 20000 МПа, δ=0%, НВ8000).
Чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14% углерода. По содержанию углерода и наличию структурных составляющих различают чугуны: доэвтектические (углерода 2,14 - 4,3%), эвтектические (углерода 4,3%) и заэвтектические чугуны (углерода 4,3 - 6,67%).
Чугуны белые — чугуны, кристаллизующиеся подобно углеродистым сталям по метастабильной диаграмме состояния Fe - Fe₃C (углерод находится в химически связанном состоянии в виде цементита; имеет белый блестящий излом).
Основными компонентами сталей и чугунов являются железо и углерод. Углерод может находиться в равновесии с жидкой фазой и с твердыми растворами на основе железа в виде цементита (метастабильное равновесие) или графита (стабильное равновесие) в зависимости от внешних условий. Это обстоятельство определяет два варианта диаграммы состояния «железо — углерод» (рисунок 1). Большее практическое значение имеет метастабильная диаграмма состояния. С помощью этой диаграммы объясняют не только превращения, происходящие в сталях и белых чугунах. Она является основой для выбора оптимальных режимов термообработки железоуглеродистых сплавов.
Наряду с основными компонентами в этих сплавах имеются постоянные технологические примеси, которые могут оказывать существенное влияние на их свойства и формирование структуры.
В системе Fe — Fe₃C различают следующие фазы: жидкий раствор, твердые растворы — феррит и аустенит, а также цементит (в том числе первичный, вторичный и третичный).

Рисунок 1 - Диаграмма состояния железо-цементит.

К структурным составляющим в системе Fe — Fe₃C, наряду с перечисленными выше фазами, относятся ледебурит и перлит.
Составы и количества фаз в системе «железо-цементит» можно определить с помощью правили отрезков. Правилом отрезков, или правилом рычага, пользуются для определения процентного и весового состава жидкой и твердой фаз или двух различных твердых фаз (количество структурных составляющих и их концентраций). Для этого, например, из точки b (рисунок 2) проводят горизонталь до линий GP и GS. Проекция точки a на ось концентраций показывает содержание углерода в феррите, а содержание точки с — содержание углерода в аустените при определенной температуре. Для определения количественного соотношения аустенита и феррита необходимо составить обратно пропорциональное отношение отрезков: Qф/Qау=bc/ab, где Qф — количество феррита; Qay — количество аустенита для температуры, соответствующей точке b. Пусть в точке b масса всего сплава составляет 100 г, тогда Qф/(100 — Qф)=bc/ab. Подставляя значения отрезков bс и ab, взятые из диаграммы состояния, можно определить количество феррита, а затем и количество аустенита.

Рисунок 2 - Схема применения правила отрезков

Читайте также: Построение кривых охлаждения сплавов Железо-Цементит