Во введении будет обозначена тема углеродистых сталей и чугунов, объяснено значение диаграммы состояния железо–цементит для материаловедения и сформулированы цель и задачи проекта. Также будет указано, почему анализ стали с 0,2% углерода удобен для изучения последовательности фазовых превращений при охлаждении.

В разделе рассматриваются железо и цементит как компоненты системы, а также феррит, аустенит, цементит, перлит и ледебурит как основные фазы и структурные составляющие. Будут приведены их состав, особенности кристаллических решёток, растворимость углерода и влияние на твёрдость, пластичность и прочность сплавов.

Раздел посвящён устройству диаграммы Fe–Fe3C: осям координат, областям фаз, линиям ликвидус и солидус, критическим линиям A1, A3 и Acm, а также эвтектоидной и эвтектической точкам. Поясняется, как по содержанию углерода и температуре определить равновесное состояние сплава.

Здесь будет рассмотрено правило фаз Гиббса для конденсированной системы и показано, как число фаз определяет число степеней свободы. На примерах однофазных, двухфазных и инвариантных областей объясняется изменение температуры и состава при кристаллизации, распаде аустенита и эвтектоидном превращении.

В разделе сравниваются стали и чугуны по содержанию углерода и структурным превращениям. Будет показано, что стали содержат до примерно 2,14% углерода, а чугуны — более 2,14%; рассматривается влияние углерода на положение сплава относительно эвтектоидного и эвтектического составов.

Практическая часть начинается с выбора вертикали состава 0,2% углерода на диаграмме Fe–Fe3C. На рабочем чертеже будут нанесены области аустенита, феррита и феррито-перлитной смеси, линия A1 около 727 °C и линия A3, соответствующая началу выделения феррита при охлаждении.

В разделе будет построена температурно-временная кривая охлаждения доэвтектоидной стали. Последовательно отмечаются область аустенита, начало выделения феррита при прохождении A3, двухфазная область феррит плюс аустенит и превращение оставшегося аустенита в перлит около 727 °C.

Заключительный практический раздел содержит проверку построений с помощью правила фаз и пояснение формы кривой охлаждения. Будет показано, почему в двухфазной области температура снижается с изменением состава фаз, а при эвтектоидном превращении возникает задержка охлаждения вследствие выделения скрытой теплоты.

В заключении будут обобщены результаты изучения диаграммы Fe–Fe3C и анализа стали с содержанием углерода 0,2%. Формулируется последовательность превращений при охлаждении, уточняется роль критических линий A1 и A3, а также показывается практическое значение фазового правила для чтения диаграмм состояния.

В список литературы войдут учебники и справочные пособия по материаловедению, металлографии, термической обработке стали и диаграммам состояния металлических сплавов. Источники должны содержать сведения о системе Fe–Fe3C, критических температурах, фазовом правиле Гиббса и свойствах углеродистых сталей.