Некоторые сведения по теории металлов и сплавов, изложенные выше, дают возможность приступить к ознакомлению с важнейшими техническими сплавами и прежде всего со сталью и чугуном.

Наличие небольшого количества обычных примесей в стали не влияет существенно на положение критических точек и характер линий диаграммы, поэтому сталь можно с известным приближением рассматривать как двойной сплав железо — углерод (Ре — С). Изучение диаграммы железо — углерод имеет важнейшее значение для металловедения.

Прежде чем перейти к изучению системы сплавов, остановимся на характеристике ее основного компонента — железа.

Железо плавится при температуре 1530°. Наличие критических точек при более низких температурах указывает на то, что железо имеет несколько аллотропических видоизменений в твердом состоянии.

Критические точки превращений железа обозначают буквой А, приписывая букву с — при нагревании и букву г — при охлаждении; индексы 2, 3 и 4 служат для отличии аллотропических превращений друг от друга.

При низких температурах железо обладает магнитными свойствами и имеет кристаллическую решетку центрированного куба. Эта модификация (видоизменение) носит название а-железа; при нагреве она существует до температуры 768° и в точке АС2 переходит в немагнитную модификацию 3-железо.

В точке Ас., при температуре 906, 3-железо переходит в -(железо, имеющее кристаллическую решетку гранецентрированного куба.

Кристаллическая решетка 3-железа та же, что и а-железа, поэтому она не является самостоятельной модификацией, и ее нередко опускают, принимая одну модификацию (а-железо) существующей до точки Ас. у Тогда можно считать, что в точке АСз происходит переход а-железа в у-железо.

В точке ACi, при температуре 1401° С, у-железо переходит в 8-железо, причем кристаллическая решетка вновь перестраивается из гранецентрированного куба в центрированный куб.

При охлаждении все переходы будут иметь место в обратной последовательности, однако у-железо способно к переохлаждению, и поэтому точка АГз несколько ниже симметричной точки ЛСа.

Из перечисленных превращений наибольшее практическое значение имеют превращения в точке А3 как при нагреве, так и при охлаждении. Если крупнозернистое (литое) железо нагреть намного выше 906°, то аллотропический переход а-железа в у-железо будет сопровождаться измельчением зерен. Мелкие зерна сохраняются при возвращении железа в а-модификацию. Кроме того, у-железо способно растворять в себе углерод, который «.модификацией практически не растворяется. Это свойство у-железа используется для производства ряда операций термической и химикотермической обработки

Превращение в точке Л3 связано с изменением объема, так как плотность кристаллической решетки у-железа больше плотности решетки а-железа.