Фосфор содержится практически во всех промышленных чугунах. Частично он растворяется в аустените и феррите. При определенном содержании фосфора в чугуне появляется фосфидная эвтектика, которая имеет еще название «стэдит».ри определенном содержании фосфора в чугуне появляется фосфидная эвтектика, которая имеет еще название «стэдит». 

Любая эвтектика является наиболее легкоплавкой частью сплава. Сначала кристаллизуются дендриты, потом затвердевает металл в междендритном пространстве. А поскольку примеси и легирующие элементы скапливаются перед фронтом кристаллизации, то содержание их в междендритном пространстве намного больше, чем в среднем по всему сплаву. Поэтому концентрация определенных элементов в междендритном пространстве может достигать эвтектической концентрации.
В стали фосфор является вредной примесью. Для чугуна это не всегда так. Увеличение количества фосфора желательно для художественного литья, потому что при этом повышается жидкотекучесть, и расплав заполняет мелкие изгибы формы. Фосфор снижает усадку чугуна.
Содержание фосфора в обычном чугунном литье колеблется от 0,1 до 1 %. Фосфидная эвтектика образуется при 10,5% фосфора (рис.1). У нее низкая температура плавления (950^оС); эвтектика имеет вид отдельных пестрых, светлых островков или оболочек.

Рисунок 1. Фрагмент диаграммы состояния железо-фосфор

Стэдит представляет собой тройную эвтектику (рис.2), состоящую из железа (тройной твердый раствор Fe-P-C), соединений Fe₃P (фосфид железа) и Fe₃C (карбид железа, цементит). Тройная фосфидная эвтектика образуется при содержании более 0,5— 0,8% Р (в зависимости от количества углерода).
Практически во всех медленно охлаждающихся при затвердевании серых чугунах фосфидная эвтектика образуется уже при 0,05% Р. Это — результат сильной микроликвации фосфора, он концентрируется в последних участках жидкости. В быстро охлажденных чугунах, содержащих до 2—2,5% Si, фосфидная эвтектика не образуется и при 0,15% Р.
При 1500^х (рис.2а) эвтектика представляет собой мелкие включения твердого раствора на светлом фоне; цементит и фосфид железа не различаются. При 2000^х их можно различить (рис.2б). Фосфид железа слегка окрашен, цементит более светлый.

а	б

Рисунок 2. Тройная фосфидная эвтектика в сером чугуне: а – 2000^х, б – 400^х; травление 4%-м раствором азотной кислоты в этиловом спирте.

Иногда в контакте с фосфидной эвтектикой располагаются пластины графита (рис. 3 а); чаще же в фосфидной эвтектике наблюдаются крупные пластины цементита (рис. 3 б), нередко их кромки выступают в аустенит за пределы фосфидной эвтектики. Наличие в фосфидной эвтектике крупных пластин цементита объясняется следующим. Если к концу затвердевания участки жидкости оказываются изолированными аустенитом от графита, распад жидкости на аустенит и графит становится затрудненным; затруднено, собственно, выделение только графита, так как аустенит продолжает кристаллизоваться. Жидкость сильно пересыщается углеродом и, если ее переохлаждение велико, зарождаются и растут крупные кристаллы цементита; при этом может выделяться и аустенит.

а	б

Рисунок 3. а – фосфидная эвтектика и графит; б - фосфидная эвтектика и цементит.

Участки точечной эвтектики, как правило, имеют цементитный ободок (рис. 4). Образуется он частично в результате наслоения на эвтектическом цементите вторичного цементита, выделяющегося из прилетающего аустенита, а частично при эвтектоидном распаде аустенита и после него в результате коалесценции прилегающего перлитного цементита. С этим связано наличие тонкой прослойки феррита между цементитным ободком и перлитом. С увеличением скорости охлаждения цементитный ободок и ферритная прослойка утоньчаются и могут не образоваться.

Рисунок 4. Ободок цементита вокруг включения фосфидной эвтектики

Форма выделения фосфидов зависит от процентного содержания фосфора в чугуне. В чугунах с содержанием фосфора до 0,5% большая его часть образует твердый раствор с ферритом.
При содержании Р до 0,6-0,7% эвтектика выделяется в виде отдельных островков различной величины (рис. 5 а); при большом содержании фосфора образуется сплошная сетка фосфидов, и тем больше, чем сильнее был нагрет металл (рис. 5 б).

а	б

Рисунок 5. Отдельные включения фосфидной эвтектики (а) и формирование сетки (б)

Эвтектика имеет высокую твердость, и по плотности практически не отличается от стали. Поэтому при содержании в чугуне 1%Р фосфидная эвтектика в структуре будет занимать около 10%.
В оптический микроскоп в тройной эвтектике различить фосфид железа и цементит достаточно трудно. При травлении стандартным реактивом – 4% раствором азотной кислоты в этиловом спирте – фазы едва видны при 2000^х (рис.2 а). При использовании растровой микроскопии картина несколько иная (рис. 6). Можно рассмотреть фосфид и цементит, что подтверждается элементным анализом (таблица).

а	б

Рисунок 6. а - включение фосфидной эвтектики; растровый микроскоп; б - элементный состав в различных участках включения фосфидной эвтектики

Выше была показана тройная фосфидная эвтектика (Fe-F_e3C-Fe₃P), которая формируется при быстром охлаждении.
В чугунах с повышенным содержанием кремния и из сильно обогащенной фосфором жидкости легко выделяется графит. Поэтому при кристаллизации жидкости могут выделяться фосфид, аустенит и графит. Графит наслаивается на расположенных вблизи ранее образовавшихся включениях графита, а фосфидная эвтектика состоит из фосфида и аустенита. Такую эвтектику состава Fe-Fe₃P обычно называют псевдобинарной (или псевдодвойной), которая формируется при медленном охлаждении (рис.7). Она состоит из белой массы фосфида железа с включениями твердого раствора - феррита или аустенита. В последнем случае аустенит при охлаждении превращается в перлит.

 Рисунок 7. Псевдодвойная эвтектика в перлитном чугуне.