UKŁAD RÓWNOWAGI ŻELAZO-WĘGIEL.

Węgiel może występować w stopach z żelazem w postaci wolnej jako grafit. Grafit jest odmianą alotropową węgla, krystalizującą się w układzie heksagonalnym.

Może występować w postaci związanej z żelazem jako węglik żelaza Fe3C - cementyt. Jest związek chemiczny żelaza z węglem o zawartości 6,67% wagowych węgla, krystalizujący w układzie rombowym. Kryształ cementytu zbudowany jest ośmiościanów, których osie ułożone są względem siebie pod odpowiednimi kątami; wewnątrz każdego z ośmiościanów znajduje się atom węgla. Cementyt jest składnikiem bardzo twardym i kruchym. Do temp. 230° wykazuje słabe wartości ferromagnetycz, a w wyższych temp jest paramagnetyczny. Temp topnienia 1227°. Jest związkiem nietrwałym i w określonych warunkach ulega rozpadowi na grafit oraz żelazo.

UKŁAD RÓWNOWAGI ŻELAZO-CEMENTYT.

1538 roztwór ciekły+ferryt

H B

ROZTWÓR CIEKŁY

J roztwór ciekły

N 1394 +cementyt

ferryt+ roztwór ciekły+ pierwotny D

austenit austenit

ferryt E 1148 °C C F

912

AUSTENIT

G auste+ austenit+cementyt wtórny cementyt+pierw

ferryt ledeburyt ledeburyt

S 727°C K

R P perlit+cementyt wtórny+ cementyt pierwotny+

Ledeburyt przemieniony ledeburyt przem L

0 0,008 0,8 4,3 6,67

Ferryt+cementyt trzeciorzędowy

Ferryt+perlit

Perlit

Cementyt wtórny+perlit austenit+cementy wtórny

AB-likwidus, początek wydzielania się kryształów ferrytu δ, określa zmienną zawartość węgla w fazie ciekłej na skutek krystalizacji ferrytu δ.

BC-likwidus, początek wydzielania się kryształów austenitu, określa zmienną zawartość węgla w fazie ciekłej na skutek krystalizacji austenitu.

DC-likwidus, początek wydzielania się cementytu pierwotnego, określa zmienną zawartość węgla w fazie ciekłej na skutek krystalizacji cementytu.

AH- solidus, koniec krzepnięcia ferrytu δ, określa skład chemiczny kryształów ferrytu δ;

HB- linia przemiany perytektycznej:

CieczB+ferrytH austenit J

JE- solidus, koniec krzepnięcia austenitu, określa skład chemiczny kryształów austeniyu.

DF- solidus, odpowiadający wydzielaniu się z cieczy kryształów cementytu pierwotnego.

ECF- linia krzepnięcia eutektyki ledeburytycznej:

HN- początek przemiany alotropowej ferrytu δ w austenit, określa zmienną zawartość węgla w ferrycie na skutek krystalizacji austenitu;

JN- koniec przemiany ferrytu δ w austenit, charakteryzuje zmienną zawartość węgla w austenicie na skutek przemiany ferrytu w austenit.

ES- początek wydzielania się cementytu wtórnego, określa zmienną zawartość węgla w austenicie na skutek krystalizacji cementytu.

GOS- początek przemiany alotropowej austenitu w ferryt, określa zmienną zawartość węgla w austenicie na skutek krystalizacji ferrytu; w zakresie GO wydziela się ferryt paramagnetyczny, a w zakresie OS ferryt ferromagnetyczny;

MO- linia przemiany magnetycznej ferrytu

GP- koniec przemiany alotropowej austenitu w ferryt, określa zmienną zawartość węgla w kryształach ferrytu, powstających w wyniku przemiany alotropowej;

PSK- linia przemiany eutektoidalnej (perlitycznej):

Austenit S perlit (ferryt P+Fe3C)

PR- początek wydzielania się cementytu trzeciorzędowego, określa zmienną zawartość węgla w ferrycie na skutek wydzielania się cementytu trzeciorzędowego.

Stopy Fe-Fe3C dzieli się na stale 0-2,1% C

żeliwa 2-6,67% C

W stopach żelazo-cementyt w stanie równowagi wyst 1.Ciekły roztwór węgla w żelazie

2.Ferryt - jest to roztwór stały węgla w żelazie α krystalizujący w układzie regularnym przestrzennie centrowanym A2. jest to prawie czyste żelazo; rozpuszczalność węgla w żelazie α w temp eutektoidalnej 727`C wynosi 0,02%, a w temp normalnych 0,008%. Do temp 770`C ferryt jest ferromagnetyczny, a w wyższych temp jest paramagnetyczny. W ukł żelazo-cementyt wyst dwa obszary ferrytu: na lewo od linii GPR oraz w wyższych temp na lewo od linii AHN, jest to ferryt δ.

3.Austenit - jest to roztwór stały węgla w żelazie γ, krystalizujący w układzie regularnym płasko centrowanym A1; maks rozpuszczalność węgla w żelazie γ w temp 1148`C wynosi około 2,11%, z obniżeniem temp zmniejsza się do 0,8% w 727`C. W stalach węglowych austenit jest trwały powyżej 727`C, jest paramagnetyczny.

4.Cementyt - rozróżnia się cementyt pierwotny krystalizujący z roztworu ciekłego węgla w żelazie zgodnie ze zmianą rozpuszczalności według linii DC, cementyt wtórny wydzielający się w stanie stałym z austenitu w skutek malejącej rozpuszczalności węgla w żelazie γ według linii ES i

cementyt trzeciorzędowy - wydzielający się z ferrytu na skutek malejącej rozpuszczalności węgla w żelazie α według linii PR.

5.Perlit - jest to eutektoidalna mieszanina ferrytu i cementytu, zawierające 0,8 %C (87%ferr i 13%cem). Powstaje z rozkładu austenitu w temp 727`C. W stalach wolno chłodzonych ma budowę pasemkową w postaci na przemian ułożonych płytek ferrytu i cem

6.Ledeburyt - jest to eutektyczna mieszanina austenitu i cementytu, tworząca się przy krzepnięciu cieczy o zawartość 4,3% węgla w temp 1148`C. Po ochłodzeniu do temp 727`C austenit ledeburyt przemienia się w perlit, tak że poniżej tej temp wyst mieszanina perlitu i cementytu, przy czym zasadniczy charakter ledeburytu zostaje zachowany, eutektyka ta nazywa się ledeburytem przemienionym.

---