Jzed
dat.: 29.10.2004  http://sweb.cz/ok1zed/                   Rovnovážný diagram Fe-Fe3C

Soustava železo – karbid železa je pro technickou praxi důležitá především pro slitiny s menším obsahem uhlíku, tj. pro OCELI.

Na grafu lze sledovat průběh změn při ochlazování slitin železa s různým obsahem uhlíku.
Při teplotách nad čarami A, C, a D jsou všechny slitiny Fe a C v tekutém stavu.
Čáry ACD zvané likvidus udávají teploty začátku tuhnutí taveniny.
Čáry AECF zvané solidus udávají teploty konce tuhnutí, tzn. že pod čarami AECF jsou všechny slitiny Fe a C v tuhém stavu.

Eutektiála ECF, udává teplotu 1 147 °C, při níž chladnoucí tavenina ztuhne v ledeburit.

Čára MOSK udává teploty, při nichž slitina ztrácí magnetičnost 723 - 769 °C. Čára MO - 769 °C - Curierův bod.

Čára ES udává rozpustnost uhlíku v železe γ - austenitu v závislosti na teplotě - Acm.

Křivka ES se protíná v eutektoidním bodě S s feritickou čarou GOS a eutektoidálou PSK, na teplotě 727 °C, při níž se z chladnoucí slitiny železa s obsahem uhlíku až do 4,3 % mění zbylý austenit v perlit.

Feritická čára GOS udává teploty, kdy se z austenitu začne vylučovat ferit, ochlazováním dochází k překrystalizaci železa γ - austenitu na železo α - ferit, dalším ochlazením pod 727 °C se ferit již nemění. Tato oblast do obsahu 0,8 % C je důležitá pro konstrukční oceli, jejich významnou vlastností je houževnatost. V oblasti teplot nižších než 727 °C se vyskytují různé strukturální složky.
U ocelí s malým obsahem uhlíku, až do 0,8 %, jsou to krystaly feritu a perlitu.
Protože jsou krystaly feritu a perlitu měkké, mají přirozenou měkkost i tyto oceli.
Oceli s 0,8 % uhlíku jsou složeny jen z jemných krystalů perlitu (eutektoidu).
Oceli od 0,8 %, do ~ 2 % uhlíku, jsou oceli nástrojové, jsou složeny z jemných krystalů perlitu a z tvrdých krystalů sekundárního cementitu, mají přirozenou tvrdost a jsou dobře kalitelné.

Ocel do obsahu ~ 0,3 % C je dobře svařitelná, ovšem nekalitelná.
Ocel s obsahem ~ 0,4 % C je kalitelná, ale už těžce svařitelná.
Ocel nad 0,5 % C je dobře kalitelná, ovšem téměř, nebo zcela nesvařitelná.
Ocel s obsahem ~ 1 % C je ocel nástrojová, jak výše uvedeno.

Při ochlazování oceli s obsahem 0,8 % C se austenit nemění až do teploty 727 °C, kdy se všechen promění v perlit zvaný eutektoid.
U ocelí s obsahem 0,8 % - 2,11 % C se z austenitu při teplotách, které udává čára SE, začnou vylučovat krystaly cementitu (karbidu železa - Fe3C), a to až do 727 °C, kdy se zbylý austenit přemění v perlit, kdežto cementit se již nemění. Protože se cementit vyloučil až v tuhém stavu, říkáme mu sekundární čili segregační.
Uvedené změny austenitu v perlit však nastanou jen při dostatečně pomalém ochlazování.

U slitin železa s obsahem uhlíku 2,11 % až 4,3 % se do konce tuhnutí všechna tavenina v austenit nezmění a při teplotě 1 147 °C, dané čarou EC její zbytek ztuhne v ledeburit a sekundární cementit. Při teplotě 727 °C se zase austenit změní v perlit, kdežto ledeburit a sekundární cementit se nezmění. Tavenina se 4,3 % C ztuhne najednou při teplotě 1 147 °C na ledeburit zvaný eutektikum.

Z chladnoucí taveniny obsahující 4,3 % až 6,67 % C se při teplotách daných čarou CD začnou vylučovat krystaly primárního cementitu, a to až do 1 147 °C, kdy zbylá tavenina ztuhne v ledeburit. Tento stav primární cementit-ledeburit zůstane beze změny i pod 727 °C.

Litiny jsou poměrně velmi křehké a málo pevné, protože mají velký obsah uhlíku v podobě grafitu (šedá litina), nebo cementitu (bílá litina).

Základní strukturální složky ocelí jsou austenit, ferit a sekundární cementit.
U surových želez a litin je to primární cementit a grafit.
Ostatní strukturní složky jsou z těchto základních složeny, (např. perlit je složen z jemných krystalů feritu a cementitu) nebo z nich vznikají (např. martenzit rychlým ochlazením austenitu při kalení oceli, temperový uhlík je rozpadem cementitu při temperování odlitků z bílého surového železa apod.).

Ferit je nejměkčí a cementit nejtvrdší součástí technických slitin železa.
Krystaly austenitu jsou měkké, houževnaté a tvárné, čehož se využívá při tváření ocelí za tepla.


 29.10.2004  © Jzed   l.u.: 19.IX.2007