Img00062

66

w przyrodzie, po drugie — własności jego stopów z węglem, zwłaszcza możliwość zmiany własności w szerokich granicach przez obróbkę cieplną.

Czyste żelazo nie znajduje większego zastosowania w technice. Jest metalem mięk- l kim o stosunkowo dużej plastyczności. Z tego względu nie stosuje się go jako materiału konstrukcyjnego. Z uwagi na dobre własności magnetyczne jest wykorzystywane I w przemyśle elektrotechnicznym. Do technicznych odmian czystego żelaza zalicza I się żelazo: tzw. chemicznie czyste, elektrolityczne, karbonylkowe oraz żelazo armco I (o największej zawartości domieszek).

W technice, żelazo znajduje zastosowanie głównie w postaci stopów z węglem.

Stopy żelaza z węglem o mniejszej zawartości węgla (poniżej 2,11 %) nazywają się ■ stalami węglowymi, a o większej zawartości (teoretycznie od 2,11 do 6,67%) surówkami lub żeliwami. Ich skład chemiczny jest zbliżony. Różnica między nimi I polega głównie na tym, że surówka jest bezpośrednim produktem wielkiego pieca, I służącym do dalszej przeróbki na stal, natomiast z żeliwa wykonuje się odlewy.

Stale węglowe zawierają oprócz węgla inne dodatki: Mn, Si, Al, potrzebne do I prowadzenia procesów technologicznych (odtleniania, odsiarczania), jak również I szkodliwe domieszki S, P, O i inne, których całkowite usunięcie byłoby zbyt kosz- I towne. Węgiel wpływa bardzo korzystnie na własności żelaza zwiększając jego I wytrzymałość, a poza tym wywołuje różne przemiany fazowe, umożliwiające prze- I prowadzenie obróbki cieplnej.

Węgiel może występować w stopach z żelazem w postaci wolnej jako grafit lub I też w postaci związanej z żelazem jako węglik żelaza Fe₃C, zwany cementytem. ¹ Cementyt jest fazą międzymetaliczną o złożonej strukturze, krystalizującą w ukla- I dzie rombowym. Stosunek liczby atomów żelaza do liczby atomów węgla wynosi I 3:1, co odpowiada wagowej zawartości węgla 6,67%. Jest on bardzo twardy i bar- I dzo kruchy. Jest związkiem nietrwałym i w określonych warunkach ulega rozpado- I wi na grafit i żelazo.

1.85. Stopy żelaza z węglem można traktować jako stopy dwuskładnikowe, mimo że zawierają one jeszcze niewielkie ilości zanieczyszczeń pochodzących z procesów | metalurgicznych. W związku z tym, struktury tych stopów można rozpatrywać, I wykorzystując wykres równowagi fazowej dwuskładnikowego układu Fe—C.

Zwykle przy analizowaniu przemian fazowych i struktur stali węglowych używa I się układu Fe—Fe₃C. Zawartość węgla w takim układzie rośnie się od 0% (czyste I żelazo) do 6,67% (czysty cementyt). Układ taki pokazano na rys. 1.85-1.

W stopach żelazo-węgiel w stanie równowagi występują następujące składniki I 1.; strukturalne:    —

—    ciekły roztwór węgla w żelazie,    [    —

—    ferryt — międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie a, krystalizujący w ukła- I

dzie regularnym przestrzennie centrowanym. Jest to prawie czyste żelazo — rozpusz- I (w czalność węgla wynosi w nim maksymalnie 0,02% (w temperaturze 727°C), I    cie

a w temperaturze normalnej — 0,008%. Do temperatury 770 °C ferryt jest ferroma- I    za\

gnetyczny, a w wyższej temperaturze — paramagnetyczny. W układzie występują [ dwa obszary ferrytu: w niższej (ferryt a) i wyższej temperaturze (ferryt ó), f duj