Diagrama Fe-Carbon

7/27/2019 Diagrama Fe-Carbon

http://slidepdf.com/reader/full/diagrama-fe-carbon 1/4

Diagrama Fe -Carbon

Aliajele fierului cu carbonul, oţelurile şi fontele, în primul rând oţelurile, sunt cele mai importante

produse metalurgice şi formează baza construcţiei de maşini şi utilaje industriale. Ponderea lor este

foarte mare, varietatea utilizării lor se justifică prin proprietăţile mecanice superioare, posibilităţile largi

de prelucrare prin deformare plastică, prin aşchiere, bune posibilităţi de sudare, preţ de cost redus în

comparaţie cu alte materiale, ş.a. În funcţie de modul de legare a carbonului se prezintă diagrama de

echilibru al ale aliajelor Fe-C, iar în acest modul cu precădere diagrama Fe-Fe3C (numită şi diagrama Fe-

Cementită). Sunt prezentate liniile şi punctele care alcătuiesc diagrama, constituenţii structurali ai

diagramei cu proprietăţile lor. În continuare se prezintă diagrama constituenţilor diagramei Fe- Fe3C şi

modul de trasare a ei, apoi un exemplu de calcul al cantităţilor constituenţilor pentru patru

tipuri de aliaje din diagrama Fe-Fe3C. Formarea structurii oţelurilor şi a fonţelor albe, în funcţie de

conţinutul de carbon, în diagrama Fe-Fe3C, va consolida cunoştinţele despre structura în echilibru al

oţelurilor şi fontelor

albe.

Cunoaşterea transformărilor de fază care au loc la răcirea şi încălzirea oţelurilor şi fontelor albe în

diagramă de echilibru, vor constitui bazele teoretice ale tratamentelor termice pentru cele două tipuri

de materiale.

6. STRUCTURA ŞI PROPRIETĂŢILE ALIAJELOR FIER – CARBON 6.1. Diagrama de echilibru a sistemului de

aliaje Fier – Carbon

6.1.1. Forme de separare ale carbonului în aliaje Fe – C

Elementul principal de aliere al fierului este carbonul, care se poate întâlni în acest aliaj sub două forme:

- carbon legat – sub formă de compus chimic – carbură de fier Fe3C cunoscută sub denumirea de

cementită, care corespunde echilibrului metastabil; - carbon liber – sub formă de grafit, corespunzător

echilibrului stabil. a) Cementita – este o carbură de fier Fe3C cu 6,67%C. Punctul de topire nu este

cunoscut, ea este sub cea de topire a fierului pur, cristalizează în sistemul ortorombic. Datorită

131

complexităţii reţelei şi a forţelor de legătură cementita se caracterizează prin duritate foarte mare

– 800 daN/mm2 şi fragilitate ridicată. La temperaturi joase sub 2100C are proprietăţi

magnetice, punctul Curier al cementitei se notează cu A0. Cementita poate forma soluţii solide pe bază

de compus (FeX)3C cu metale ca: Mn, Cr, W, aşa numita cementită aliată. Cementita nu este un compus

stabil, în anumite condiţii se descompune cu formare de carbon liber (grafit), iar în



altele se recompune:

cenuşii. Grafitul se prezintă sub formă de reţea hexagonală stratificată. Atomii sunt legaţi între ei cu trei

legături covalente, iar a patra face legătura metalică, care asigură conductibilitatea electrică. Grafitul are

temperatura de topire peste 3727°C, este refractar, are rezistenţă mecanică redusă.

6.1.2. Diagrama de echilibru fier – carbon

Având în vedere cele două forme în care există carbonul în aliajul Fe–C, diagrama de echilibru al

sistemului se reprezintă sub două forme (fig. 6.1): diagrama: fier – cementită (echilibru metastabil –

trasată cu linie continuă) şi diagrama fier grafit(echilibru stabil – trasat cu linie discontinuă subţire). Pe

diagramă se reprezintă constituenţii metalografici ai diagramei metastabile Fe – Fe3C.

6.1.3. Diagrama de echilibru fier – cementită (Fe– Fe3C)

6.1.3.1. Particularităţile diagramei Fe– Fe3C

Dacă nu se ţine seama de transformările alotropice, diagrama poate fi considerată de tipul unei

diagrame cu solubilitate totală în stare lichidă, solubilitate parţială în stare solidă cu

transformare de eutectic. Diagrama Fe –Fe3C în totalitatea ei este alcătuită din trei diagrame: o diagramă

cu transformare peritectică, o diagramă cu transformare eutectică şi o transformare eutectoidă.

Semnificaţia liniilor şi punctelor în diagrama Fe – Fe3C sunt: - linia ABCD – linia lichidus



6.1.3.1. Particularităţile diagramei Fe– Fe3C

Dacă nu se ţine seama de transformările alotropice, diagrama poate fi considerată de tipul unei

diagrame cu solubilitate totală în stare lichidă, solubilitate parţială în stare solidă cu

transformare de eutectic. Diagrama Fe –Fe3C în totalitatea ei este alcătuită din trei diagrame: o diagramă

cu transformare peritectică, o diagramă cu transformare eutectică şi o transformare eutectoidă.

Semnificaţia liniilor şi punctelor în diagrama Fe – Fe3C sunt:

linia ABCD – linia lichidus;

- linia AHJECFD – linia solidus; - linia GS – reprezintă toate punctele de transformare A3 (transformare

alotropică a austenitei în ferită); - linia SE – reprezintă toate punctele de transformare Acem

(temperatură la care se separă cementita secundară în austenită); - linia GPQ – reprezintă linia

austenitei în ferită;

133

- linia PSK –

ferităp+cemk; - linia PQ – reprezintă temperaturile la care începe separarea cementitei terţiare - linia

MO – reprezintă temperatura de transformare a feritei magnetice în ferită nemagnetică; - linia ECF -



- linia NJ – reprezintă temperaturile la

- linia NH –

- linia HJB –

reprezintă temperatur

(6.2) Punctele caracteristice ale diagramei Fe – Fe3C: - A – punct de topire a Fe pur; 1538°C şi 0%C; - B – punct de tranziţie 14950C şi 0,50%C; - J – ustenităE şi

0,16%C; - N – - H – punct de solubilitate

- E – - C

– punct eutectic a sistemului stabil 1148°C şi 4,3%C; - - punct eutectic sistem stabil la 1154°C şi

4,26%C ; - D – punct de topire a cementitei – nedeterminată la 6,67%C; - F – punct de tranziţie (se

- G – α la 9120C

şi 0%C; - S -

II=perlită); - - punct eutectoid 738°C şi 0,68%C; - P – punct de tranziţie corespunzător conţinutului

maxim de carbon (0,0218%C) în

la 727°C; - K – punct de tranziţie la727°C şi 6,67%C;

134

- Q – - L – punct de tranziţie

100% cementită cu 6,67%C la 20°C; - - temperatura corespunzătoare transformărilor A0 a

Cem - M – 770°C, punct Curie a Feritei α; - O – 770°C, punct Curie a oţelului

ferito - austenitic.

Diagrama Fe-Carbon

Documents

Transcript of Diagrama Fe-Carbon