Diagrama Fe-Carbon
Transcript of 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
7/27/2019 Diagrama Fe-Carbon
http://slidepdf.com/reader/full/diagrama-fe-carbon 2/4
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
7/27/2019 Diagrama Fe-Carbon
http://slidepdf.com/reader/full/diagrama-fe-carbon 3/4
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 -
7/27/2019 Diagrama Fe-Carbon
http://slidepdf.com/reader/full/diagrama-fe-carbon 4/4
- 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.