ŞTIINŢA ŞI INGINERIA MATERIALELOR conf.dr.ing. Liana Balteş baltes@unitbv.ro curs 7
DIAGRAMA Fe-Fe 3 C Utilizarea oţelului în rândul majorităţii aplicaţiilor a determinat studiul intens al sistemului metalic Fe-C. Există două tipuri de transformare la răcire a aliajelor Fe-C: sistemul sste metastabil Fe-C, numit sistem ste Fe-Fe e 3 C, realizat atla viteze mari de răcire din aliaj topit, care conţine elemente de aliere pro-carbură (Mn, Cr, V, Mo), când din aliaj carbonul se separă sub formă de carbură de fier, Fe 3 C = cementita; sistemul stabil Fe-C, numit sistem de Fe-Grafit, realizat la viteze mici de răcire a aliajului topit, care conţine elemente de aliere pro-grafit (Si, Ni, Al), când din aliaj carbonul se separă sub formă de grafit.
Diagrama Fe-Fe 3 C
PARTICULARITĂŢILE DIAGRAMEI Fe-Fe 3 C Diagrama prezintă transformări în stare solidă, cum sunt: transformări alotropice ale fierului: - în punctul G = Feα (încălzire) Feγ; - în punctul N = Feγ (încălzire) Feδ. variaţia cu temperatură a solubilităţii C în soluţiile solide α şi γ. Este o diagramă incompletă, în partea dreaptă a diagramei Fe Cnu este construită până la 100% C, ci numai până la concentraţia de 6,67% C, deoarece aliajele cu mai mult de 6,67% C sunt în mod practic greu de obţinut şi puţin utilizate în consecinţă nu au fost studiate mai amănunţit. Diagrama Fe Fe 3 Cestecompusă din trei tipuri de diagrame: diagrama cu transformare peritectică; diagrama cu transformare eutectică; diagrama cu transformare eutectoidă.
CONSTITUENŢII STRUCTURALI AI ALIAJELOR Fe-Fe 3 C Ferita [F = Fe α (C)] este o soluţie solidă de interstiţie a carbonului în Fe α,cu reţea CVC. La temperatura t = 727 0 C, Fe α dizolvă 0,02%C. Este feromagnetică până la 770 0 C. Austenita [A = Fe γ (C)] este o soluţie solidă de interstiţie a carbonului în Fe γ,cu reţea CFC. Conţinutul de carbon variază între 0...2,11 %C. Este paramagnetică. Cementita (Fe 3 C) este un compus chimic geometric de pătrundere, cu reţea cristalină rombică, care conţine 6,67%C. Este feromagnetică până la 210 0 C. Formele distincte cu aceeaşi compoziţie chimică: cementita primară (Ce l ) separată din fază lichidă de-a lungul liniei CD, C între 4,3% 6,67%; cementita secundară (Ce ll ) formată la modificarea solubilităţii C în Fe γ de-a lungul linei ES, C între 0,8% 2,11%; cementita terţiară (Ce lll ) formată datorită modificării solubilităţii C în Fe α de-a lungul liniei PQ, C între 0,002% 0,02%.
CONSTITUENŢII STRUCTURALI AI ALIAJELOR Fe-Fe 3 C Perlita (P = F + Ce) este un amestec mecanic, eutectoid din ferită şi cementită, care conţine 0,77%C. Se formează ca rezultat al transformării austenitei la T = 727 0 C. Este feromagnetică. Ledeburita (Le l =A+Ce)esteunamestec este mecanic, eutectic de austenită şi cementită, format prin solidificarea lichidului cu 4,3%C la T=1148 0 C, sub T=727 0 C ledeburita este alcătuită din perlită şi cementită (Le ll = P + Ce). Este feromagnetică. Constituent Densitate Duritate Rezistenţa la Alungirea la [Kg/m 3 ] Bi Brinell ll[hb] rupere [MPa] rupere [%] Ferită 7860 80 300 35 Cementită 7820 750 - - fin - 250 1100 10 Perlită normală - 205 850 15 grosolană ă - 185 550 25 Ledeburită - 700 - -
LINIILE DIAGRAMEI Fe-Fe 3 C Liniile Semnificaţie Temperatura ABCD Temperaturile la care începe cristalizarea. Linia lichidus 1538-1495-1148-12501495 1148 1250ºC AHJECFD HJB ECF PSK (A 1 ) NH (A 4 ) NJ (A 4 ) GOSK (A 3 ) GPSK ES (A 5 ) (A cem ) PQ MOSK (A 2 ) Temperaturile la care se termină cristalizarea Linia solidus 1538-1495-1148-1250ºC Temperatura de transformare peritectică L B + δ H austenită Temperatura 1495ºC J Temperatura de transformare eutectică (ledeburitică) L C Le(austenită E + cementită F ) Temperatura de transformare eutectoidă (perlitică) austenita S Pe(ferită P + cementită K ) Temperaturile la care începe transformarea alotropică a fierului δ în austenită Temperaturile la care se termină transformarea alotropică a fierului δ în austenită Temperaturile la care începe transformarea alotropică a austenitei în ferită Temperaturile la care se termină transformarea alotropică a austenitei în ferită Temperaturile la care începe separarea cementitei secundare din austenită Temperaturile la care începe separarea cementitei terţiare Temperatura de transformare magnetică a feritei F magnetică F paramagnetică la încălzire Temperatura 1148ºC Temperatura 912-727ºC Temperatura 1394-1495ºC Temperatura 1394-1495ºC Temperatura 727-912ºC Temperatura 727-912ºC Temperatura 727-1148ºC Temperatura 727-400ºC Temperatura 770-727ºC
SUBIECTE Diagrama Fe-Fe 3 C, aspect de ansamblu.