Wykresy równowagi układu żelazo-węgiel. Stabilny żelazo grafit Metastabilny żelazo cementyt

Transkrypt

1 Wykresy równowagi układu żelazo-węgiel Stabilny żelazo grafit Metastabilny żelazo cementyt

2

3 UKŁAD RÓWNOWAGI FAZOWEJ ŻELAZO-CEMENTYT

4 Schemat wykresu układu równowagi fazowej żelazo-węgiel i żelazo-cementyt t, ºC Fe 6,67 Fe 3 C C, % masy C żelazo cementyt (Fe - Fe 3 C)

5 Układ równowagi fazowej żelazo - cementyt Składniki układu: 1. Żelazo 2. Cementyt - faza międzymetaliczna (międzywęzłowa) zawierająca 6,7% węgla, krystalizująca w temperaturze 1252ºC

6 Odmiany alotropowe żelaza: 1. α <912ºC, α(δ) ºC RPC 2. γ ºC RSC Zależność parametru sieci odmian alotropowych żelaza od temperatury (według W. Hume-Rothery ego

7 Wykres układu równowagi fazowej żelazo-cementyt z opisem

8 Fazy układu żelazo cementyt: Roztwór ciekły L Austenit (γ) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe γ o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w temperaturze 1147ºC Ferryt (α) międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w temperaturze 727ºC Ferryt (α, δ) międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,09 % w temperaturze 1493ºC Cementyt

9 Definicje faz układu Fe Fe 3 C Austenit γ jest to roztwór stały graniczny węgla w żelazie Fe γ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11 w temperaturze 1148 ºC. Faza miękka i plastyczna. Występuje w temperaturze powyżej 727 ºC.

10 Definicje faz układu Fe Fe 3 C Ferryt α jest to roztwór stały graniczny węgla w żelazie Fe α o maksymalnej rozpuszczalności węgla 0,0218 w temperaturze 727 ºC. Twardość ferrytu waha się w granicach od 70 do 90 HB.

11 Ferryt Ferryt iglasty Ferryt siatkowy

12 Ferryt (α, δ) - międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα(δ) o maksymalnej zawartości węgla 0,09 % w temperaturze 1493ºC. Może się pojawić w stopach szybko chłodzonych po uprzednim wygrzaniu w wysokich temperaturach

13 Definicje faz układu Fe Fe 3 C Cementyt Fe 3 C jest to faza międzymetaliczna (węglik żelaza) o wzorze stechiometrycznym Fe 3 C. 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.

14 Fe 3 C I II III

15 Temperatura [ o C] Ferryt α [δ] 1538 A Ferryt α Ferryt α + Fe 3 C III H Q G 0,008 Wykres układu równowagi fazowej żelazo cementyt z opisem struktury stopów w układzie N Ferryt α [δ] + Austenit γ Austenit γ Austenit γ + Ferryt α P J B Ferryt α +Perlit Ciecz + Ferryt α [δ] S Perlit Austenit γ + Fe 3 C II Perlit + Fe 3 C II Fe Fe 3 C Austenit γ + ciecz E 1148 o C Austenit γ + ledeburyt+ Fe 3 C II Perlit + Fe 3 C II + ledeburyt przemieniony ciecz C Ledeburyt Ledeburyt przemieniony Fe 3 C I +ciecz ledeburyt+ Fe 3 C I 727 o C Ledeburyt przemieniony + Fe 3 C I 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% F K D Cementyt Fe 3 C 6,67

16 Składniki struktury stopów w układzie żelazo-cementyt Roztwór ciekły L Ferryt α i (α, δ) Austenit (γ) 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

17 Perlit mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu, zawierająca 0,76% C, powstająca w wyniku rozpadu austenitu w 727ºC Ledeburyt mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu, zawierająca 4,3% C, powstająca w wyniku rozpadu L w 1147ºC Ledeburyt przemieniony mieszanina perlitu i cementytu, powstająca w wyniku rozpadu austenitu w ledeburycie na perlit w 727ºC

18 Przemiany fazowe w stałej temperaturze 1. Przemiana perytektyczna α (δ) 0,09 + L 0,53 γ 0,17

19 Schemat przemiany perytektycznej

20 2. Przemiana eutektyczna 1147ºC % masy C L 4,3 (γ 0,16 + Fe 3 C 6,7 ) = ledeburyt 727 ºC ledeburyt ledeburyt przemieniony (perlit+fe 3 C)

21 składnik strukturalny Ledeburyt jest to mieszanina eutektyczna austenitu i Fe 3 C powstały z cieczy o składzie chemicznym 4,3%C w stałej temperaturze 1148 ºC. ledeburyt

22 Stop nadeutektyczny Stop podeutektyczny

23 LEDEBURITE DIC

24 3. Przemiana eutektoidalna % masy C 727ºC γ 0,76 (α 0,022 + Fe 3 C 6,7 ) = perlit

25 składnik strukturalny Perlit jest to mieszanina eutektoidalna (powstaje z fazy stałej) ferrytu i cementytu powstaje z austenitu o zawartości 0,77 %C w stałej temperaturze 727 ºC.

26 Perlit Płytki ferrytu i cementytu. Perli o małej dyspersji (rozdrobnieniu)

27 Powstawanie perlitu

28

29

30 Stop nadeutektoidalny C>0.76%C

31

32 Układ stabilny i metastabilny

33