Микроструктура стали: феррит

Феррит является одной из самых обычных фаз в стали. Его название происходит от латинского слова ferrum, что означает железо. Микрография низкоуглеродистой стали с полностью ферритной микроструктурой показана на рисунке 1.

ferrit-ravnoosnyyРисунок 1 – Микроструктура феррита в стали с содержанием углерода 0,02 %

Равноосный феррит

Эта микроструктура состоит из сотен отдельных ферритных зерен, которые разделены между собой границами зерен. Границы зерен видны в виде темных границ вокруг каждого зерна. Каждый из этих зерен является отдельным ферритным кристаллом. Зерно или кристалл феррита имеет объемноцентрированную кубическую (ОЦК) кристаллическую структуру. Границы зерен отделяют ферритное зерно одной кристаллической ориентации от ферритного зерна другой ориентации. Микроструктура, которая показана на рисунке 1, является типичной для очень низкоуглеродистой стали.

Эта микроструктура или морфология является равноосной, в том смысле, что размеры зерен примерно одинаковы во всех направлениях. Такой феррит называют также полигональным ферритом.

Видманштеттовый феррит

Феррит может иметь и другие морфологические формы. Феррит присутствует как фаза в таких компонентах микроструктуры как перлит и бейнит. Еще одной морфологической формой феррита является видманштеттовый феррит. Эта форма феррита впервые была обнаружена в железных метеоритах. На двумерных шлифах она представляет из себя иглообразную структуру, в трех мерном – настоящем – виде она имеет вид пластин или реек (рисунок 2).

vidmanshtettРисунок 2 – Видманштеттовый феррит в крупнозернистой стали 1025 (0,25 % углерода)

Проэвтектоидный феррит

В сталях феррит обычно образуется на первичных границах аустенитных зерен при охлаждении из аустенитного состояния. Эта форма феррита называется проэвтектоидным ферритом и образуется в доэвтектоидных сталях. На рисунке 3 показан проэвтектоидный феррит – белая фаза по границам зерен – в обыкновенной углеродистой стали 1060 (0,60 % углерода). Темные поля – это перлит.

proevtektoidnyy-ferritРисунок 3 – Проэвтектоидный феррит по границам первичных аустенитных зерен в стали 1060, закаленной в масле

Игольчатый феррит

Существует два морфологических типа феррита по границам зерен – равноосный и игольчатый. Равноосный феррит был показан выше на рисунке 2, а иглообразный феррит по границам зерен показан на рисунке 4. В этой микроструктуре белая игольчатая фаза – это феррит, а серые поля – это мартенсит.

ferrit-igilchatyyРисунок 4 —  Игольчатый феррит по границам первичных аустенитных зерен
в стали 1060 (0,60 % углерода)