Сталью называют железоуглеродистые сплавы, содержащие менее 2,14% С, т.е. сплавы, в которых не образуется эвтектика.
К чугунам относятся железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2,14 % С и имеющие в своем составе эвтектику. В структуре двойных сплавов Fe—С в зависимости от состава и температуры могут быть следующие фазы:
• жидкий раствор — единая фаза, существующая при температурах выше линии ликвидуса;
• аустенит — высокотемпературная пластичная фаза, являющаяся твердым раствором внедрения углерода в железе;
• цементит — химическое соединение — карбид железа Fe3C, содержит 6,67 % С. Цементит является самой твердой (НВ 800), но в то же время и хрупкой фазой сплавов Fe—С, придающей, например, чугунам, имеющим в своем составе структурно свободный цементит, высокую твердость, хрупкость и плохую обрабатываемость;
• феррит — твердый раствор внедрения углерода в а-железе с содержанием 0,025 % С. Под микроскопом на травленом шлифе феррит имеет вид зерен, разделенных ясно видимыми границами. Твердость феррита небольшая (НВ 100... 150), он легко обрабатывается резцом;
• перлит — эвтектоидная смесь феррита с цементитом, образующаяся во всех точках по линии PSK, т.е. во всех сталях и чугунах;
• ледебурит — это эвтектика, которая начинает формироваться по линии ECF, т.е. это фаза, присутствующая только в чугунах. При этом в доэвтектических чугунах структура состоит из ледебурита с избыточным аустенитом, а в заэвтектических — из ледебурита с избыточным цементитом. В результате вторичных превращений аустенит (избыточный и входящий в ледебурит) распадается с образованием перлита (в сталях и чугунах) или феррито-графитной эвтектоидной смеси (в чугунах).