Wykres Fe-C i składniki strukturalne

Układ Fe-C jest dwuskładnikowym układem równowagi, gdzie składnikami jest czyste żelazo i węglik żelaza (Fe₃C) lub czyste żelazo i grafit. Układ równowagi jest konstruowany przy bardzo wolnych prędkościach chłodzenia zatem struktury żeliw można oceniać w oparciu o ten wykres.

Linia ciągła układ Fe-Fe₃C ; Linia przerywana układ stabilny Fe-C

Linia GS - linia wydzielania się ferrytu,

Linia DC - linia krystalizacji cementytu I,

Linia ES - linia zmniejszającej się rozpuszczalności węgla w austenicie oraz linia wydzielania się cementytu II

Linia PQ - linia wydzielania się cementytu III przy zmniejszającej się rozpuszczalności węgla w ferrycie

Przemiany:

1. przemiana perytektyczna HB 1493 ^oC linia HB co oznacza, że przy chłodzeniu ferryt 5 o składzie punktu H reaguje z roztworem ciekłym L o składzie punktu B dając w wyniku austenit o składzie punktu J. Przemiana ta zachodzi w sto­pach o zawartości węgla w zakresie między 0,09% (punkt H) i 0,53% (punkt B),

2. przemiana eutektyczna ECF 1148 ^oC co oznacza, że przy chłodzeniu roztwór ciekły o składzie punktu C (4,3%) ulega rozkładowi na mieszaninę eutektyczną złożoną z austenitu o składzie punktu E i cementytu, zwaną ledeburytem. Przemiana ta zachodzi w stopach o zawartości węgla wyższej od punktu E (2,11%).

3. przemiana eutektoidalna PSK ^oC co oznacza, że przy chłodzeniu austenit o składzie punktu S (0,77%C) ulega rozpadowi na miesza­ninę eutektoidalną ferrytu o składzie punktu P i cementytu drugorzędowego, zwana perlitem. Prze­miana ta występuje we wszystkich stopach o zawartości węgla wyższej od 0,0218%.

4. przemiana alotropowa A₃ - Fe_a<->Fe_y zachodząca w czystym żelazie w temperaturze 912°C. W stopach żelaza z węglem oznaczająca początek wydzielania się ferrytu z austenitu - przy chłodzeniu, lub koniec przemiany ferrytu w austenit - przy nagrzewaniu, zgodnie z przebiegiem linii GOS. A₄ - Fe_y <->Fe_a zachodząca w stopach o zawartości węgla poniżej 0,17%. A_cm - początek wydzielania się cementytu wtórnego z austenitu lub koniec rozpuszczania się cementytu wtórnego w austenicie zgodnie z przebiegiem linii ES.

5. przemiany magnetyczne A₀ - przemiana magnetyczna cementytu w stałej temperaturze 230°C, A₂ - przemiana magnetyczna ferrytu, zachodząca w stałej temperaturze 770°C w stopach zawierających poniżej 0,6% węgla; przy chłodzeniu pojawiają się właściwości magnetycz­ne, natomiast przy nagrzewaniu następuje ich utrata. W stopach powyżej 0,65% węgla prze­miana magnetyczna zachodzi równocześnie z przemianą alotropowa.

Fazy układu:

1. roztwory: ferryt austenit

2. mieszaniny: perlit, ledeburyt, ledeburyt przemieniony

3. faza międzymetaliczna Fe₃C (cementyt)

Roztwory mogą występować jako:

1. różno-węzłowe

2. międzywęzłowe

Ferryt jest to roztwór ciągły międzywęzłowy węgla w

Austenit to roztwór międzywęzłowy węgla w

Czynniki wpływające na tworzenie się roztworów:

1. czynnik wielkości atomu: metale tworzące roztwór powinny charakteryzować się różnicą w wielkościach atomu nie większą niż 15%

2. czynnik elektrochemiczny zwany czynnikiem elektro wartościowości ujemnej im jeden jest bardziej elektrododatni a drugi elektroujemny to większa jest skłonność do tworzenia się faz międzymetalicznych niż roztworu i odwrotnie

3. czynnik wartościowości względnej (ilość elektronów walencyjnych) pierwiastki o mniejszej liczbie elektronów walencyjnych łatwiej rozpuszcza metal o większej ilości elektronów walencyjnych

Mieszaniny mogą tworzyć:

a) czyste metale b) metal + węglik c) dwa roztwory

Ferryt- jest roztworem o zawartości C w temperaturze otoczenia wynoszącej 0,008%, a w temp 727^oC wynosi 0,025%. Maksymalna rozpuszczalność węgla ferryt posiada w temperaturze przemiany perytektycznej która wynosi 1495 ^oC - 0,1%C. W ferrycie rozpuszczają się pierwiastki: węgiel, azot, wodór i bor. Atomy tych pierwiastków zajmują miejsca w lukach tera i oktaedrycznych. Ferryt ma właściwości zbliżone do czystego żelaza:

HB=80 Rm=300MPa Km=1,8
(udarność) A=40% (wydłużenie).

Austenit- jest granicznym roztworem stałym węgla w
o maksymalnej rozpuszczalności C 2,11% w temperaturze przemiany eutektycznej 1148 ^oC. Atomy pierwiastków takich jak węgiel zajmują miejsca w sieci austenitu w lukach tetra i oktaedrycznych. Austenit charakteryzują: HB=200 Rm=ok. 800MPa Km=200-300
A=40-60%.

Perlit- mieszanina eutektoidalna o zawartości C 0,77% składającej się z ferrytu i cementytu o twardości HB=200 Rm=ok. 800MPa km=40
A=8%.

Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu występująca przy zawartości C 4,3% poniżej temp 727 ^oC występuje tzw. ledeburyt przemieniony składający się z perlitu i cementytu. ledeburyt przemieniony jest mieszaniną kruchą o HB=450

Materiały metalowe Wykład 1

23.02.08

- 3 -

---