SIM curs 6b.pdf
9
4 temperatura peritectică, coexistă două faze: lichidul şi austenita. Scăderea temperaturii determină solidificarea aliajului prin creşterea cantităţii de fază solidă (austenita) şi micşorarea cantităţii de lichid. La temperaturi din ce în ce mai mici, fazele în echilibru au conţinuturi sporite de carbon; astfel, procentul de carbon din austenită se modifică după curba JE, iar cel al lichidului după curba BC. Solidificarea este completă la temperatura corespunzătoare punctului 3 (intersecţia verticalei de 0,42% C cu linia JE, fig.2.99.a. şi 2.99.b.) şi sub aceasta structura este formată numai din austenită. In timpul răcirii aliajului, în domeniul austenitic nu au loc transformări importante; se produc doar migrări ale atomilor de fier şi carbon. Când aliajul atinge temperatura de punctului 4 (punctul critic A 3 , fig.2.99.a. şi 2.99.b.), valoare dată de intersecţia verticalei de compoziţie cu linia GS, începe separarea din austenită a feritei (datorită transformării alotropice a Fe γ în Fe α ). Scăderea temperaturii are ca efect creşterea cantităţii de ferită şi micşorarea celei de austenită; pe toată perioada transformării, cele două faze (austenita şi ferita) rămân în echilibru, concentraţiile de carbon crescând după curba GP pentru ferită şi după curba GS pentru austenită. Pe măsură ce temperatura aliajului se apropie de temperatura eutectoidă (A 1 = 727 ° C), conţinutul de carbon din ferită tinde spre 0,0218%, iar cel din austenită spre 0,77%. La temperatura eutectoidă (punctul 5, fig.2.99.a. şi 2.99.b.), sunt în echilibru ferita (cu 0,0218% C), austenita (cu 0,77% C) şi cementita (cu 6,67% C), numită cementită eutectoidă; iar între aceste trei faze se produce transformarea (reacţia) eutectoidă; această transformare se desfăşoară până la dispariţia austenitei. In urma transformării eutectoide rezultă un eutectoid alcătuit din ferită cu 0,0218% C şi cementită eutectoidă (cu 6,67% C), eutectoid numit şi perlită (cu 0,77% C). Deoarece între punctele 4 şi 5 din austenită s-a separat ferită, sub temperatura eutectoidă structura aliajului este formată din ferită (proeutectoidă) şi perlită. La scăderea temperaturii până la cea ambiantă intervine micşorarea solubilităţii carbonului în ferită, după curba PQ (fig.2.99.a.), iar carbonul expulzat din ferită se separă sub formă de cementită terţiară. Acesta se separă atât din ferita liberă, cât şi din ferita din perlită. Ca urmare, la temperatura ambiantă (20 ° C) structura oţelului cu 0,42% C este alcătuită din ferită, cementită terţiară şi perlită (fig.2.99.c.). De menţionat că cementita terţiară este prezentă sub formă de filme subţiri la limitele grăunţilor de ferită, greu decelabile la microscop la mărimi mici; în principal această fază se separă pe cementita eutectoidă. Cementita terţiară apare ca fază bine individualizată, numai în oţelurile cu conţinutul de carbon mai mic de 0,12%. Cristalizarea unui oţel eutectoid (cu 0,77% C). La temperatura corespunzătoare punctului 1 (fig.2.100.a. şi 2.100.b.), punct situat la intersecţia verticalei de concentraţie cu linia BC (curba lichidus), începe solidificarea cu separarea austenitei din lichid; pe măsură ce temperatura scade procesul de solidificare progresează prin creşterea cantităţii de fază solidă (austenita) şi micşorarea cantităţii de lichid. La temperaturi din ce în ce mai mici, fazele în echilibru (austenita şi lichidul) au conţinuturi sporite de carbon; astfel, procentul de carbon din austenită se modifică după curba JE, iar cel al lichidului după curba BC. Solidificarea este completă la temperatura corespunzătoare punctului 2 (intersecţia verticalei de 0,77% C cu linia JE, fig.2.100.a. şi 2.100.b.) şi sub aceasta structura este formată numai din austenită. In timpul răcirii aliajului în domeniul austenitic nu se produc transformări importante; au loc numai migrări ale atomilor de fier şi carbon. La 727 ° C, verticala de compoziţie (de 0,77% C) intersectează orizontala temperaturii eutectoide (A 1 = 727 ° C) şi curbele GS şi SE (fig.2.100.a.); la această temperatură (punctul 3, fig.2.100.a. şi 2.100.b.) , austenita (cu 0,77% C) este în echilibru cu ferita (care are 0,0218% C) şi cementita eutectoidă (cu 6,67% C) şi între aceste trei faze se produce transformarea (reacţia) eutectoidă, transformare ce se
-
Upload
madalina-balan -
Category
Documents
-
view
10 -
download
3
Transcript of SIM curs 6b.pdf
-
4
temperatura peritectic, coexist dou faze: lichidul i austenita. Scderea temperaturii determin solidificarea aliajului prin creterea cantitii de faz solid (austenita) i micorarea cantitii de lichid. La temperaturi din ce n ce mai mici, fazele n echilibru au coninuturi sporite de carbon; astfel, procentul de carbon din austenit se modific dup curba JE, iar cel al lichidului dup curba BC. Solidificarea este complet la temperatura corespunztoare punctului 3 (intersecia verticalei de 0,42% C cu linia JE, fig.2.99.a. i 2.99.b.) i sub aceasta structura este format numai din austenit. In timpul rcirii aliajului, n domeniul austenitic nu au loc transformri importante; se produc doar migrri ale atomilor de fier i carbon. Cnd aliajul atinge temperatura de punctului 4 (punctul critic A3, fig.2.99.a. i 2.99.b.), valoare dat de intersecia verticalei de compoziie cu linia GS, ncepe separarea din austenit a feritei (datorit transformrii alotropice a Fe n Fe). Scderea temperaturii are ca efect creterea cantitii de ferit i micorarea celei de austenit; pe toat perioada transformrii, cele dou faze (austenita i ferita) rmn n echilibru, concentraiile de carbon crescnd dup curba GP pentru ferit i dup curba GS pentru austenit. Pe msur ce temperatura aliajului se apropie de temperatura eutectoid (A1 = 727 C), coninutul de carbon din ferit tinde spre 0,0218%, iar cel din austenit spre 0,77%. La temperatura eutectoid (punctul 5, fig.2.99.a. i 2.99.b.), sunt n echilibru ferita (cu 0,0218% C), austenita (cu 0,77% C) i cementita (cu 6,67% C), numit cementit eutectoid; iar ntre aceste trei faze se produce transformarea (reacia) eutectoid; aceast transformare se desfoar pn la dispariia austenitei. In urma transformrii eutectoide rezult un eutectoid alctuit din ferit cu 0,0218% C i cementit eutectoid (cu 6,67% C), eutectoid numit i perlit (cu 0,77% C). Deoarece ntre punctele 4 i 5 din austenit s-a separat ferit, sub temperatura eutectoid structura aliajului este format din ferit (proeutectoid) i perlit. La scderea temperaturii pn la cea ambiant intervine micorarea solubilitii carbonului n ferit, dup curba PQ (fig.2.99.a.), iar carbonul expulzat din ferit se separ sub form de cementit teriar. Acesta se separ att din ferita liber, ct i din ferita din perlit. Ca urmare, la temperatura ambiant (20 C) structura oelului cu 0,42% C este alctuit din ferit, cementit teriar i perlit (fig.2.99.c.).
De menionat c cementita teriar este prezent sub form de filme subiri la limitele grunilor de ferit, greu decelabile la microscop la mrimi mici; n principal aceast faz se separ pe cementita eutectoid. Cementita teriar apare ca faz bine individualizat, numai n oelurile cu coninutul de carbon mai mic de 0,12%.
Cristalizarea unui oel eutectoid (cu 0,77% C). La temperatura corespunztoare punctului 1 (fig.2.100.a. i 2.100.b.), punct situat la intersecia verticalei de concentraie cu linia BC (curba lichidus), ncepe solidificarea cu separarea austenitei din lichid; pe msur ce temperatura scade procesul de solidificare progreseaz prin creterea cantitii de faz solid (austenita) i micorarea cantitii de lichid. La temperaturi din ce n ce mai mici, fazele n echilibru (austenita i lichidul) au coninuturi sporite de carbon; astfel, procentul de carbon din austenit se modific dup curba JE, iar cel al lichidului dup curba BC. Solidificarea este complet la temperatura corespunztoare punctului 2 (intersecia verticalei de 0,77% C cu linia JE, fig.2.100.a. i 2.100.b.) i sub aceasta structura este format numai din austenit. In timpul rcirii aliajului n domeniul austenitic nu se produc transformri importante; au loc numai migrri ale atomilor de fier i carbon. La 727 C, verticala de compoziie (de 0,77% C) intersecteaz orizontala temperaturii eutectoide (A1 = 727 C) i curbele GS i SE (fig.2.100.a.); la aceast temperatur (punctul 3, fig.2.100.a. i 2.100.b.) , austenita (cu 0,77% C) este n echilibru cu ferita (care are 0,0218% C) i cementita eutectoid (cu 6,67% C) i ntre aceste trei faze se produce transformarea (reacia) eutectoid, transformare ce se
-
5
A +
F 0,0218
O M
Fig.2.100. Cristalizarea unui oel eutectoid (cu 0,77% C):
a) diagrama Fe-Fe3C (domeniul oelurilor); b) curba de rcire; c) structura la temperatura ambiant.
desfoar pn la dispariia austenitei. In urma acestei reacii rezult amestecul mecanic eutectoid numit perlit; sub temperatura eutectoid structura aliajului este format numai din perlit.
La temperaturi inferioare punctului 3 (fig.2.100.a. i 2.100.b.), solubilitatea carbonului din ferit (din perlit) scade dup curba PQ, carbonul n exces separndu-se sub form de cementit teriar care se depune pe cementita eutectoid preexistent. Ca urmare, la temperatura ambiant structura oelurilor eutectoide (oeluri cu coninutul de carbon egal cu 0,77%) este format numai din perlit, (fig.3.200.c.).
Cristalizarea unui oel hipereutectoid cu 1,10% C. La temperatura corespunztoare punctului 1 (fig.2.101.a. i 2.101.b.), punct situat la intersecia verticalei de 1,10% C i sistemul lichidus (curba BC), ncepe solidificarea cu separarea austenitei din lichid. Scderea temperaturii conduce la creterea cantitii de austenit i la micorarea celei de lichid; coninuturile de carbon ale celor dou faze cresc cu micorarea temperaturii, dup curba JE pentru austenit i dup curba BC pentru lichid. Solidificarea se ncheie la temperatura corespunztoare punctului 2 (intersecia verticalei de compoziie cu linia JE, fig.2.101.a. i 2.101.b.) i sub aceasta structura este format numai din austenit.
In timpul rcirii aliajului, n domeniul austenitic nu au loc transformri importante; se
Perlit (P)
c
oel cu 0,77% C
2
1H
N
J
A
B
P S
G
A1
A3
Acem
400
T [C]
3
A +
Fe3CII
500
600
800
700
0,50 1,50 Fe 1,00 2,00
900
1000
1100
1200
1400
1300
1500
1600
A
P + Fe3CII
A
F
F + P +
Fe3CIII
T [C]
t Coninutul de de carbon, [%]
a b
E
1
2
33'
-
6
A +
F 0,0218
O M
Fig.2.101. Cristalizarea unui oel hipereutectoid cu 1,10% C:
a) diagrama Fe-Fe3C (domeniul oelurilor); b) curba de rcire; c) structura la temperatura ambiant. produc doar migrri ale atomilor de fier i carbon. Cnd aliajul atinge temperatura punctului critic Acem, (temperatura corespunztoare punctului 3, valoare dat de intersecia dintre verticala de 1,10% C i linia SE, fig.2.101.a.) apar primii germeni de cementit, numit cementit secundar; odat cu micorarea temperaturii, solubilitatea carbonului n austenit scade, carbonul expulzat separndu-se sub form de cementit secundar. Pe msur ce temperatura se apropie de temperatura punctului critic A1 (727 C), coninutul de carbon din austenit tinde spre 0,77%.
La 727 C (punctul 4, fig.2.101.a. i 2.101.b.), sunt n echilibru ferita (0,0218% C), austenita (0,77% C) i cementita (cementita eutectoid, 6,67% C); ntre aceste trei faze se produce transformarea (reacia) eutectoid, transformare ce se desfoar pn la dispariia austenitei. rezultnd eutectoidul numit i perlit. Deoarece ntre punctele 3 i 4 din austenit s-a separat cementit secundar, sub temperatura eutectoid structura este format din acest constituent metalografic i din perlit.
La temperaturi inferioare punctului 4 (fig.2.101.a. i 2.101.b.), intervine micorarea solubilitii carbonului n ferita din perlit (dup curba PQ), carbonul n exces separndu-se sub form de cementit teriar care se depune pe cementita eutectoid preexistent; la
c 1000
oel cu 1,10% C
L + A
1H
N
J
A
3
B
P S
G
2
A1
A3
Acem
400
T [C]
4
A +
Fe3CII
500
600
800
700
0,50 1,50 Fe 1,00 2,00
900
1100
1200
1400
1300
1500
1600
A
P +
Fe3CII
A
F
F + P +
Fe3CIII
Coninutul de de carbon, [%]
a
P
E
T [C]
t
1
2
3
44'
b
Perlit (P)
Cementit secundar
(Fe3CII)
-
7
temperatura ambiant (20 C) structura oelului hipereutectoid cu 1,10% C este alctuit din perlit i cementit secundar (fig.2.101.c.).
2.5.3.5. Cristalizarea fontelor albe. In raport cu punctul C (4,3% C) din diagrama de echilibru (punctul eutectic), aceste fontele albe se mpart n: - fonte albe hipoeutectice (2,11% < C < 4,3%), cu structura format din perlit, cementit secundar i ledeburit; - fonte albe eutectice (C = 4,3%), cu structura alctuit numai din ledeburit; - fonte albe hipereutectice (4,3% < C 6,67%), care prezint n structur cementit primar i ledeburit.
Cristalizarea unei fonte albe hipoeutectice cu 3,10% C. La temperatura corespunztoare punctului 1 (fig.2.102.a. i 2.102.b.), data de intersecia verticalei de compoziie cu linia BC, ncepe solidificarea aliajului cu formarea din lichid a primelor cristale de austenit; scderea temperaturii, determin creterea cantitii de austenit i micorarea celei de lichid. De asemenea, odat cu reducerea temperaturii, concentraia n carbon a celor
Fig.2.102. Cristalizarea unei fonte albe hipoeutectice cu 3,10% C: a) diagrama Fe-Fe3C (domeniul fonte albe eutectice i hipoeutectice); b) curba de rcire; c) structura la
temperatura ambiant.
Cementit secundar
(Fe3CII) 1000
G
A1
400
T [C]
500
600
700
Fe
900
1100
1200
1300
1400
1500
1600
800
a
P
B
Acem
K
F
D
6,67
7,006,50
2,11 4,30
aliaj cu 3,10% C
1148 C E C
727 C
A +
Fe3CII +
LedI
P +
Fe3CII +
LedII
L
Coninutul de carbon, [%]
2,50 2,00 3,00 4,003,50
L + A
T [C]
b
1
2
3
1
2'
2
33'
c
Perlit (P)
Led
ebur
it (L
edII
)
-
8
dou faze crete (dup curba JE pentru austenit i dup curba BC pentru lichid); pe msur ce temperatura se apropie de temperatura eutectic (1148 C), coninutul de carbon al austenitei tinde spre 2,11%, iar cel al lichidului spre 4,30%. La temperatura eutectic (punctul 2, fig.2.102.a. i 2.102.b.) sunt n echilibru austenita (cu 2,11% C), lichidul cu (4,30% C) i cementita (cu 6,67% C), numit cementit eutectic, iar ntre aceste trei faze se produce transformarea (reacia) eutectic, transformare ce se desfoar pn la dispariia fazei lichide. Sub aceast temperatur sunt prezeni doi constitueni metalografici: austenita separat ntre temperaturile corespunztoare punctelor 1 i 2 i un amestec mecanic eutectic, alctuit din austenit i cementit eutectic, numit i ledeburit primar. Odat cu scderea temperaturii sub valoarea eutectic, intervine micorarea solubilitii carbonului n austenit, att n austenita liber, ct i n austenita din amestecul mecanic eutectic (ledeburita primar); carbonul n exces se separ sub form de cementit (cementit secundar). Deci, n intervalul cuprins ntre temperatura eutectic i cea eutectoid (ntre punctele 2 i 3, fig.2.102.a. i 2.102.b.), are loc numai separarea cementitei secundare. Cnd temperatura aliajului se apropie de temperatura eutectoid (punctul critic A1), coninutul de carbon al austenitei tinde spre 0,77%. La temperatura eutectoid (727 C; punctul 3, fig.2.102.a. i 2.102.b.) sunt n echilibru ferita (cu 0,0218% C), austenita (cu 0,77% C) i cementita (cementita eutectoid, 6,67% C) i ntre cele trei faze are loc transformarea (reacia) eutectoid, cu formarea perlitei; aceast transformare se desfoar att n austenita liber, ct i n austenita din amestecul mecanic eutectic. La o temperatur puin inferioar celei eutectoide structura aliajului este alctuit din perlit, cementit secundar i un amestec mecanic eutectic format din perlit, cementit secundar i cementit eutectic; acest amestec mecanic este numit i ledeburit secundar (LedII) sau transformat (Ledtr): In intervalul dintre temperatura eutectoid (punctul 3, fig.2.102.a. i 2.102.b.) i temperatura ambiant are loc scderea solubilitii carbonului din ferit i separarea acestuia sub form de cementit teriar; fenomenul se produce att n ferita din perlita liber, ct i n cea din amestecul mecanic eutectic. La 20 C, structura fontei albe hipoeutectice cu 3,10% C este format din perlit, cementit secundar i ledeburit secundar (sau transformat), figura 2.102.c. La aceast temperatur, ledeburita secundar este alctuit din perlit, cementit secundar i cementit eutectic; cementita teriar din perlit se depune pe cementita eutectoid, iar cementita secundar se depune pe cea eutectic.
Cristalizarea unei fonte albe eutectice (cu 4,30% C). La temperatura corespunztoare punctului 1 (temperatura eutectic, TE = 1148 C; fig.2.103.a. i 2.103.b.) sunt echilibru urmtoarele trei faze: austenita (cu 2,11% C), lichidul (cu 4,30% C) i cementita (cementita eutectic, 6,67% C) i ntre aceste trei faze are loc transformarea (reacia) eutectic; sub temperatura eutectic structura aliajului este format numai din amestecul mecanic eutectic numit i ledeburit primar, constituent alctuit din austenit i cementit eutectic. La temperaturi mai mici dect cea a punctului 1 are loc micorarea solubilitii carbonului din austenit i separarea carbonului n exces sub form de cementit secundar. Pe msur ce temperatura scade, crete cantitatea de cementit secundar din amestecul mecanic eutectic (din ledeburita primar). Cnd temperatura aliajului se apropie de temperatura eutectoid (punctul critic A1), coninutul de carbon al austenitei tinde spre 0,77%. La temperatura eutectoid (727 C; punctul 2, fig.2.103.a. i 2.103.b.) sunt n echilibru: ferita (cu 0,0218% C), austenita (cu 0,77% C) i cementita (cementita eutectoid, 6,67% C), iar ntre cele trei faze are loc transformarea (reacia) eutectoid, cu formarea perlitei. Dup terminarea transformrii,
-
9
Fig.2.103. Cristalizarea unei fonte albe eutectice (cu 4,30% C): a) diagrama Fe-Fe3C (domeniul fonte albe eutectice i hipoeutectice); b) curba de rcire; c) structura la
temperatura ambiant. structura aliajului cu 4,30% C este format tot dintr-un amestec mecanic eutectic, ns alctuit din perlit, cementit secundar i cementit eutectic, constituent ce se numete ledeburit secundar (LedII) sau transformat (Ledtr). In intervalul dintre temperatura eutectoid i temperatura ambiant are loc scderea solubilitii carbonului din ferit (din perlita existent n amestecul mecanic eutectic) i separarea acestuia sub form de cementit teriar. Deci, la temperatura ambiant, structura unei fonte albe eutectice (cu 4,30% C) const numai din ledeburit secundar (sau transformat), figura 2.103.c..
Cristalizarea unei fonte albe hipereutectice cu 5,20% C. La temperatura corespunztoare punctului 1 (fig.2.104.a. i 2.104.b.), data de intersecia verticalei de compoziie cu linia CD, ncepe solidificarea aliajului cu separarea din lichid a primilor germeni de cementit, numit cementit primar (Fe3CI); pe ntreg intervalul de solidificare (cuprins ntre puncte 1 i 2) se separ numai cementit primar, cantitatea de lichid scznd cu micorarea temperaturii. Pe msur ce temperatura scade, coninutul de carbon al lichidului se micoreaz; cnd temperatura se apropie de valoarea eutectic (1148 C), coninutul de carbon al lichidului se apropie de 4,3% (coninut eutectic).
La temperatura eutectic (punctul 2, fig.2.104.a. i 2.104.b.) sunt echilibru austenita
Ledeburit
c 1000
G
A1
400
T [C]
500
600
700
Fe
900
1100
1200
1300
1400
1500
800
a
P
B
Acem
K
F
D
6,67
1
7,006,50
2,11 4,30
aliaj cu 4,30% C
1148 C E C
727 C
A +
Fe3CII +
LedI
P +
Fe3CII +
LedII
L
Coninutul de carbon, [%]
2,50 2,00 3,00 4,003,50
L + A
T [C]
t
b
2
1'
1
22'
-
10
Fig.2.104. Cristalizarea unei fonte albe hipereutectice cu 5,20% C: a) diagrama Fe-Fe3C (domeniul fonte albe hipereutectice); b) curba de rcire; c) structura la
temperatura ambiant.
(cu 2,11% C), lichidul (cu 4,30% C) i cementita (cementit eutectic, cu 6,67% C), iar ntre cele trei faze se produce transformarea (reacia) eutectic, transformare ce se desfoar pn la dispariia fazei lichide. Sub aceast temperatur sunt prezeni doi constitueni metalografici: cementita primar separat ntre temperaturile corespunztoare punctelor 1 i 2 i un amestec mecanic eutectic, alctuit din austenit i cementit eutectic, numit i ledeburit primar. La micorarea temperaturii sub valoarea eutectic, intervine scderea solubilitii carbonului din austenit (din ledeburita primar), carbonul n exces separndu-se sub form de cementit secundar; pe msur ce temperatura scade, crete proporia de cementit secundar separat n ledeburita primar. Cnd temperatura aliajului se apropie de valoarea eutectoid (727 C), coninutul de carbon al austenitei din ledeburita primar tinde spre 0,77%. La temperatura eutectoid (punctul 3, fig.2.104.a. i 2.104.b.) sunt n echilibru ferita (cu 0,0218% C), austenita (cu 0,77% C) i cementita (cementita eutectoid, 6,67% C); ntre cele trei faze are loc reacia eutectoid cu transformarea austenitei (din ledeburita primar) n perlit. Sub temperatura eutectoid structura aliajului este alctuit din cementit primar i un amestec mecanic eutectic format din perlit, cementit secundar i cementit eutectic; numit i ledeburit secundar (sau transformat). Micorarea temperaturii pn la temperatura ambiant determin scderea solubilitii carbonului din ferit i separarea acestuia sub form de cementit teriar, proces ce
c
Led
ebur
it (L
edII
)
4,30
aliaj cu 5,20% C
K
C F
D
6,672 L + Fe3CI
4,00 5,00 6,00 7,004,50 5,50 6,50
Fe3CI +
LedI
Fe3CI +
LedII
a
3
Coninutul de carbon, [%]
L
1000
G
400
T [C]
500
600
700
Fe
900
1100
1200
1300
1400
1
800
P
T [C]
t
b
12'
2
33'
Cementit primar (Fe3CI)
-
11
desfoar n ferita din perlita aflat n ledeburita secundar. La 20 C, structura fontei albe hipereutectice cu 5,20% C este alctuit din cementit primar i ledeburit secundar (sau transformat), figura 2.104.c. La fel ca la fontele albe eutectice i hipoeutectice i la cele hipereutectice, la aceast temperatur, ledeburita secundar este alctuit din perlit, cementit secundar i cementit eutectic; cementita teriar din perlit se depune pe cementita eutectoid, iar cementita secundar se depune pe cea eutectic.
2.5.3.6. Cristalizarea aliajelor din diagrama de echilibru stabil Fe-grafit. Diagrama de echilibru stabil Fe-grafit este folosit pentru studiul fontelor cenuii, aliaje ce au coninutul de carbon cuprins ntre 2,08% i 6,60%; aceast diagram are ns numai o valoare orientativ, deoarece structurile fontelor cenuii industriale reprezint abateri de la diagrama de echilibru. Limita de 6,60% C nu este fix i a ea fost aleas arbitrar; aceast limit corespunde proporiei de grafit dizolvat la 2000 C, temperatur cu mult inferioar celei de topire a grafitului. In raport cu punctul C din diagram (punctul eutectic), aliajele fierului cu procentul de carbonul mai mare 2,08% se mpart n:
- aliaje hipoeutectice (2,08% < C < 4,26%); - aliaje eutectice (C = 4,26%); - aliaje hipereutectice (4,26% < C 6,60%). Cristalizarea unui aliaj hipoeutectic cu 3,0% C. La temperatura corespunztoare
punctului 1 (fig.2.105. i fig.2.106.a.), data de intersecia verticalei de compoziie (de 3,0% C) cu linia BC' ncepe solidificarea aliajului cu formarea din lichid a primelor cristale de austenit; scderea temperaturii, determin creterea cantitii de austenit i micorarea celei de lichid. De asemenea, odat cu reducerea temperaturii, concentraia n carbon a celor dou faze crete (dup curba JE' pentru austenit i dup curba BC' pentru lichid); pe msur ce temperatura se apropie de temperatura eutectic (1154 C), coninutul de carbon al austenitei tinde spre 2,08%, iar cel al lichidului spre 4,26%. La temperatura eutectic (punctul 2, fig.2.105. i fig.2.106.a.) sunt n echilibru austenita (cu 2,08% C), lichidul (cu 4,26% C) i grafitul, numit grafit eutectic (GrE); ntre aceste trei faze se produce transformarea (reacia) eutectic, transformare ce se desfoar pn la dispariia fazei lichide. Sub temperatura eutectic sunt prezeni doi constitueni metalografici: austenita separat ntre temperaturile corespunztoare punctelor 1 i 2 i un amestec mecanic eutectic (E) alctuit din austenit (A) i grafit eutectic (GrE).
Odat cu scderea temperaturii sub valoarea eutectic, intervine micorarea solubilitii carbonului n austenit, att n austenita liber, ct i n austenita din amestecul mecanic eutectic; carbonul n exces se separ sub form de grafit (grafit secundar, GrII). Deci, n intervalul cuprins ntre temperatura eutectic i cea eutectoid (ntre punctele 2 i 3, fig.2.105. i fig.2.106.a.), are loc numai separarea grafitului secundar. Cnd temperatura aliajului se apropie de valoarea eutectoid (738 C), coninutul de carbon al austenitei tinde spre 0,68%. La temperatura eutectoid (punctul 3, fig.2.105. i fig.2.106.a.) sunt n echilibru ferita (cu 0,0206% C), austenita (cu 0,68% C) i grafitul (grafit eutectoid, Gre) i ntre cele trei faze are loc transformarea (reacia) eutectoid, cu formarea unui amestec mecanic eutectoid (e); aceast transformare se desfoar att n austenita liber, ct i n austenita din eutecticul E. La o temperatur puin inferioar celei eutectoide structura aliajului este alctuit dintr-un amestec mecanic eutectoid, e, (format n urma transformrii eutectoide), grafit secundar (GrII), i un eutectic (E). In intervalul dintre temperatura eutectoid (punctul 3, fig.2.105. i fig.2.106.a.) i temperatura ambiant intervine scderea solubilitii carbonului din ferit i separarea acestuia sub form de grafit teriar (GrIII); fenomenul se produce att n ferita din eutectoidul
-
12
A +
F
0,0218
Fig.2.105. Cristalizarea aliajelor din diagrama de echilibru stabil Fe-grafit.
liber (e), ct i n cea din amestecul mecanic eutectic (E). La 20 C, structura aliajului hipoeutectic cu 3,0% C este alctuit dintr-un eutectoid (e), grafit secundar (GrII) i un eutectic E (amestec mecanic eutectic format din eutectoid, grafit secundar i grafit eutectic).
Cristalizarea unui aliaj eutectic (cu 4,26% C). La temperatura corespunztoare punctului 1 (temperatura eutectic, TE = 1154 C; fig.2.105. i fig.2.106.b.) sunt echilibru urmtoarele trei faze: austenita (cu 2,08% C), lichidul (cu 4,26% C) i grafitul (grafit eutectic, GrE), iar ntre aceste trei faze are loc transformarea (reacia) eutectic; sub temperatura eutectic structura aliajului este format numai dintr-un amestec mecanic eutectic (E), constituent alctuit din austenit (A) i grafit eutectic (GrIII). La temperaturi mai mici dect cea a punctului 1 are loc micorarea solubilitii
1538 C
1394 C
H
2,08
N
J
0,68
A 1495 C B
4,26
aliaj cu 4,26% C
1154 C
P S
K
E C
F
D
G 912 C
738 C
400
T [C]
A
A +
GrII+ E
L + GrI
A +
GrII
e +
GrII+ E
L
500
600
800
700
Coninutul de carbon, [%]
0,50 1,50 2,50Fe 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,004,50 5,503,50 6,50
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
L + A
F + e +
GrIII
e + GrII
GrI+ E
GrI+ E
0,0206
1700
1800
1900
2000
aliaj cu 3,0% C
aliaj cu 5,0% C
1
2
3
1
2
2
3
1
