IMG 6 097 (2)

96

5. Układ żelazo-węgiel

Tablic* ,

Właściwości żelazo technicznego

		Rodzaj żelaza
Właściwość	armco	elektrolityczne	karbonylkowe	chemiczne^ czyste
ilość zanieczyszczeń %	0,1 -i- 0.3	0,02	0,03	0,007 ^
twardość HB	80-90	50 + 70	56 + 80	50 + 60
wytrzymałość na rozciąganie Rm MPa	175 + 295	175 + 245	195 + 275	295
granica plastyczności R, MPa	90 -ś- 245	100 +135	90 + 165	175
wydłużenie A%	30-40	40 + 50	40 + 70	ok. 50 1
przewężenie Z%	60-80	70 + 80	70 + 80	70 + 90
moduł sprężystości E GPa		205,8	202,8	206,8 + 210,7
koercja H, A/m	63.6	17.9	5,56	3.98*» i

"MoaokryKttl

siebie) i przewodnictwo elektryczne o charakterze elektronowym (częściowo swobod ne elektrony). Ponadto grafit odznacza się wyraźną anizotropią właściwości mecha nicznych: w kierunku [0001] są one znacznie mniejsze niż na przykład w kierunki

[10l0].

Węglik żelaza Fe₃C, zwany cementytem, jest fazą międzywęzłową o strukturze złożonej układu rombowego. Udział wiązania metalicznego (między atomami Ft obok atomowego (między atomomami Fe i C) zapewnia cechy metaliczne: prze wodność elektryczną oraz właściwości ferromagnetyczne do temperatury 210“C. Jesi to faza bardzo twarda i krucha (tabl. 5.3) o dużej odporności chemicznej, a pomimo tego nietrwała. W podwyższonych temperaturach ulega rozkładowi, tzw. grafityzacji, w myśl reakcji

Fe₃C -»3Fe + C (grafit).

Na przebieg grafityzacji silny wpływ wywiera temperatura i skład chemicznj stopu. Długotrwałe wygrzewanie w wysokich temperaturach (powyżej 600°C) ora powolne chłodzenie w czasie krzepnięcia i po skrzepnięciu stopu sprzyjają grafity zacji. Pierwiastki stopowe oddziałują na grafltyzację w sposób uzależniony o energii wiązania z atomami węgla lub żelaza. Grafltyzację ułatwiają: Al, C, Si, Ti, N Cu, P, a utrudniają ten proces: W, Mn, Mo, S, Cr, V, Mg, Ce, N, H. Pierwiastl węglikotwórcze, np. W, Mn, Mo, Cr, V, utrudniają grafltyzację, ponieważ wiąż węgiel w węgliki trwalsze od cementytu. Wpływ aluminium jest uzależniony o zawartości metalu (rys. 5.3): działa on silnie grafityzująco przy zawartości 2 - 6°/ i powyżej 18%, natomiast zawartość 8 +- 18% Al bardzo słabo wpływa na proces Układ żelazo-węgiel obejmuje zakres stężeń węgla do 6,67%, która to warto* odpowiada ciężarowej zawartości węgla w cementycie. Grafityzacja cementyfl zapewnia dwie modyfikacje wykresu równowagi układu żelazo-węgiel: stabilni układ żelazo-grafit i metastabilny układ żelazo-cementyt. Rozróżnienie to dotycz]

5.1. Układy Fc-FcjG i Fe-węgiel    97

Rys. 5.3. Wpływ Al na grafltyzację cementytu

warunków krzepnięcia stopów i ich mikrostruktury w stanie stałym. Nie ma bowiem metody eksperymentalnej określenia, czy w roztworze ciekłym albo stałym rozpuszczony jest grafit, czy cementyt. Dlatego mówi się ogólnie o rozpuszczalności węgla i składy stopów określa jego zawartością. Natomiast z roztworu ciekłego może krystalizować, analogicznie jak z roztworu stałego może wydzielać się zarówno grafit jak i cementyt, zależnie od warunków odprowadzania ciepła, składu chemicznego roztworu i innych czynników.

5.1.1. Układ Fe-Fe₃C

Układ żelazo-cementyt (rys. 5.4 - linie ciągłe) jest wynikiem ponad 1000 prac eksperymentalnych i analitycznych (tabl. 5.2). Najnowsze opracowanie układu źelazo--węgiel można znaleźć w [23].

Tabuca 5.2

Współrzędne punktów charakterystycznych układu żelazo-węgiel

Punkt	Temperatura °C	Zawartość %C	Punkt	Temperatura °C	Zawartość %C
		Układ Fe-Fe,C
A	1536	0,0	G	910	0,0
J	1496	0,16	M	769	0.0
B	1496	0,50	O	769	0,50
H	1496	0,10	P	723	0,02
N	1391	0,0	Q	20	0,008
	Układ Fe-Fe,C			Układ Fe-gralit
E	1147	2,06	E'	1153	2.03
C	1147	4,30	C'	1153	4,26
F	1147	6,67	FI	1153	6,67
S	723	0,80	S'	738	0,69
K	723	6,67	K'	738	6,67