Wykresy równowagi układu
żelazo-węgiel
" Stabilny żelazo  grafit
" Metastabilny żelazo  cementyt
UKA
AD RÓWNOWAGI FAZOWEJ
ŻELAZO-CEMENTYT
Schemat wykresu układu równowagi fazowej
żelazo-węgiel i żelazo-cementyt
t, ºC
Fe C
6,67 C, % masy
Fe3C
żelazo  cementyt (Fe - Fe3C)
Układ równowagi fazowej żelazo - cementyt
Składniki układu:
1. Żelazo
2. Cementyt - faza
międzymetaliczna
(międzywęzłowa)
zawierająca 6,7% węgla,
krystalizujÄ…ca w
temperaturze 1252ºC
Odmiany alotropowe żelaza:
RPC
1. Ä… <912ºC, Ä…(´) 1394-538ºC
2. Å‚ 912-1394ºC
RSC
Zależność parametru sieci odmian alotropowych żelaza
od temperatury (według W. Hume-Rothery ego
Wykres układu równowagi fazowej żelazo-cementyt z opisem
Fazy układu żelazo  cementyt:
" Roztwór ciekły L
" Austenit (ł) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w
Fe ł o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w
temperaturze 1147ºC
" Ferryt (ą)  międzywęzłowy roztwór stały węgla w
Feą o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w
temperaturze 727ºC
" Ferryt (Ä…, ´)  miÄ™dzywÄ™zÅ‚owy roztwór staÅ‚y wÄ™gla w
Feą o maksymalnej zawartości węgla 0,09 % w
temperaturze 1493ºC
" Cementyt
Definicje faz układu Fe  Fe3C
Austenit ł jest to roztwór stały graniczny węgla w
żelazie Fe ł o maksymalnej rozpuszczalności
wÄ™gla 2,11 w temperaturze 1148 ºC. Faza miÄ™kka
i plastyczna. Występuje w temperaturze powyżej
727 ºC.
Definicje faz układu Fe  Fe3C
Ferryt ą jest to roztwór stały graniczny węgla
w żelazie Feą o maksymalnej
rozpuszczalności węgla 0,0218 w
temperaturze 727 ºC. Twardość ferrytu
waha siÄ™ w granicach od 70 do 90 HB.
Ferryt
Ferryt iglasty Ferryt siatkowy
Ferryt (Ä…, ´) - miÄ™dzywÄ™zÅ‚owy roztwór staÅ‚y wÄ™gla w
FeÄ…(´) o maksymalnej zawartoÅ›ci wÄ™gla 0,09 % w
temperaturze 1493ºC.
Może się pojawić w stopach szybko chłodzonych po
uprzednim wygrzaniu w wysokich temperaturach
Definicje faz układu Fe  Fe3C
" Cementyt Fe3C jest to faza międzymetaliczna
(węglik żelaza)
o wzorze stechiometrycznym Fe3C. Zawartość
węgla w cementycie wynosi 6,67%. Jest twardy i
kruchy (twardość 750 HB). Wydziela się z cieczy
przy chłodzeniu i wtedy oznaczamy go jako
pierwszorzędowy I lub wydziela się podczas
chłodzenia z austenitu i wtedy oznaczamy go jako
II lub wydziela się z ferrytu podczas chłodzenia i
wtedy oznaczamy go jako III.
Fe3C
I II
III
Wykres układu równowagi fazowej żelazo  cementyt z
opisem struktury stopów w układzie
Fe  Fe3C
1600
Ciecz + Ferryt Ä… [´]
1538
A
1495 H B
J
1400
ciecz
N
1394
D
Ferryt Ä… [´]
Fe3CI+ciecz
Austenit Å‚ + ciecz
1200 + Austenit Å‚
E C
Austenit Å‚
1148oC F
1000
G
912 Austenit Å‚ + Ferryt Ä…
Austenit Å‚ + ledeburyt+ ledeburyt+ Fe3CI
Fe3CII
Austenit Å‚
800
+ Fe3CII K
727oC
P
S
600
Ledeburyt
Perlit + Fe3CII
Perlit +
Ferryt Ä…
przemieniony +
+ ledeburyt
Fe3CII
+Perlit
400
Fe3CI
przemieniony
200
6,67
Ferryt Ä…
+ Fe3CIII Q
0,008
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 Zawartość C%
o
Ferryt
Ä…
[
´
]
Temperatura [ C]
3
Ferryt
Ä…
Cementyt Fe C
Perlit
Ledeburyt przemieniony
Ledeburyt
Składniki struktury stopów w układzie żelazo-cementyt
" Roztwór ciekły L
" Ferryt Ä… i (Ä…, ´)
" Austenit (Å‚)
" Cementyt pierwszorzędowy (pierwotny), wydzielający się z
roztworu ciekłego w wyniku zmniejszającej się
rozpuszczalności węgla w roztworze, wzdłuż linii CD
" Cementyt drugorzędowy (wtórny), wydzielający się z
austenitu w wyniku zmniejszającej się rozpuszczalności
węgla w austenicie, wzdłuż linii ES
" Cementyt trzeciorzędowy, wydzielający się z ferrytu w
wyniku zmniejszającej się rozpuszczalności węgla w ferrycie,
wzdłuż linii PQ
" Perlit  mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu,
zawierajÄ…ca 0,76% C, powstajÄ…ca w wyniku rozpadu
austenitu w 727ºC
" Ledeburyt  mieszanina eutektyczna austenitu i
cementytu, zawierajÄ…ca 4,3% C, powstajÄ…ca w wyniku
rozpadu L w 1147ºC
" Ledeburyt przemieniony  mieszanina perlitu i
cementytu, powstajÄ…ca w wyniku rozpadu austenitu w
ledeburycie na perlit w 727ºC
Przemiany fazowe w stałej temperaturze
1. Przemiana perytektyczna
Ä… (´)0,09 + L0,53 Ô! Å‚0,17
Schemat przemiany perytektycznej
2. Przemiana eutektyczna
% masy C
1147ºC
L Ô! (Å‚0,16 + Fe3C6,7) = ledeburyt
4,3
727 ºC
ledeburyt Ô! ledeburyt przemieniony (perlit+Fe3C)
składnik strukturalny
" Ledeburyt jest to mieszanina eutektyczna
austenitu i Fe3C powstały z cieczy o
składzie chemicznym 4,3%C w stałej
temperaturze 1148 ºC.
ledeburyt
Stop podeutektyczny
Stop nadeutektyczny
LEDEBURITE DIC
3. Przemiana eutektoidalna
% masy C
727ºC
Å‚0,76 Ô! (Ä…0,022 + Fe3C6,7) = perlit
składnik strukturalny
" Perlit jest to mieszanina eutektoidalna
(powstaje z fazy stałej) ferrytu i cementytu
powstaje z austenitu o zawartości 0,77 %C
w staÅ‚ej temperaturze 727 ºC.
Perlit
PÅ‚ytki ferrytu
i cementytu.
Perli o małej
dyspersji
(rozdrobnieniu)
Powstawanie perlitu
Stop nadeutektoidalny  C>0.76%C
Układ stabilny i metastabilny