Фазы в сплавах железа с углеродом представляют собой жидкий раствор, феррит, аустенит, цементит и свободный углерод в виде графита.

Феррит (обозначают Ф или a)– твердый раствор внедрения углерода в a-железе (Fea). Различают низкотемпературный и высокотемпературный феррит. Он имеет ОЦК-решетку, растворимость углерода в которой для низкотемпературного феррита 0,02%, а для высокотемпературного – 0,1%. Феррит, кроме углерода, растворяет и другие элементы.

Феррит – мягкая, пластичная фаза. Нелегированный феррит имеет следующие механические свойства: sв=300 МПа; d=40%; твердость – 80-100 НВ.

Аустенит (обозначают А или g) – твердый раствор внедрения углерода в g-железе (Feg). Он имеет ГЦК-решетку, межатомные поры в которой почти в 2 раза больше, чем в ОЦК-решетке. Растворимость углерода в Feg достигает 2,14%. Аустенит так же, как и феррит может растворять и другие элементы, при этом металлы образуют твердые растворы замещения. Аустенит пластичен, но прочнее феррита (160 – 200 НВ).

Цементит (Ц) – химическое соединение железа с углеродом (Fe3C), содержит 6,67% С и имеет сложную ромбическую решетку. При нормальных условиях тверд (800 НВ) и хрупок. Он слабо ферромагнитен и теряет ферромагнетизм при 2100С. Температуру его плавления трудно определить в связи с распадом при нагреве. При нагреве лазерным лучом она установлена равной 12600С.

Графит – углерод, выделяющийся в железоуглеродистых сплавах в свободном состоянии. Электропроводен, химически стоек, малопрочен, мягок (3 НВ).

К двухфазным структурным составляющим железоуглеродистых сплавов относят перлит и ледебурит.

Перлит – механическая смесь (эвтектоид) феррита и цементита. Перлит содержит 0,8% углерода и образуется при температуре 7270С в результате распада аустенита по эвтектоидной реакции

Feg® Fea+ Fe3C.

Перлит в зависимости от формы частичек цементита бывает пластинчатым и зернистым.

Ледебурит – механическая смесь (эвтектика), образующаяся из жидкого чугуна при температуре 11470С и содержащая 4,47% С. При температуре выше 7270С состоит из цементита и аустенита, а при температуре ниже 7270С – из перлита и цементита.