STOPY ŻELAZO - WĘGIEL

Jest to podstawowe tworzywo metaliczne, stosowane przy budowie maszyn. Światowa produkcja stali i żeliwa jest znacznie większa niż produkcja wszystkich innych metali razem wziętych.

Żelazo - chemicznie lub technicznie czysty metal Fe o bardzo małej zawartości innych składników.

Techniczne odmiany żelaza:

Odmiana żelaza	Metoda otrzymywania	Max. stężenie domieszek %
chemicznie czyste elektrolityczne karbonylkowe „Armko”	redukcja tlenków elektroliza rozkład karbonylku żelaza hutnicza	0,007 0.02 0,03 0,1-0,2

Własności techniczne czystego żelaza:

• wytrzymałość na rozciąganie R_m = 180-280 N/m²

• granica plastyczności R_e = 90-200 N/m²

• wydłużenie A₁₀ = 30-50%

• przewężenie Z = 70-80%

• udarność KM = 180-280 J/cm²

• twardość HB = 45-80

Technicznie czyste żelazo jest metalem o dużej plastyczności i dość miękkim, dlatego z wyjątkiem żelaza „Armco” nie znajduje szerszego zastosowania jako materiał konstrukcyjny. W technice żelazo znajduje zastosowanie w postaci stopów z węglem. Stopy poza żelazem i węglem mogą zawierać niewielkie ilości domieszek pochodzących z procesów metalurgicznych. W celu uzyskania wymaganych własności wprowadza się dodatkowo dodatki stopowe.

Węgiel może występować w stopach z żelazem w dwóch postaciach:

• grafit,

• cementyt (węglik żelaza) Fe₃C

Cementyt jest to związek chemiczny żelaza z węglem o zawartości węgla 6,67% wagowych węgla. Jest on bardzo twardy i kruchy.

Wykres równowagi fazowej żelazo węgiel jest przedstawiany w dwóch wersjach, jako żelazo grafit (do opisu żeliw szarych) oraz jako żelazo cementyt (do opisu stali i surówek białych). Oprócz żelaza i cementytu na wykresie tym występują jeszcze następujące fazy i składniki strukturalne:

• roztwór ciekły (L),

• roztwór stały węgla w żelazie α (ferryt α),

• roztwór stały węgla w żelazie γ (austenit),

• roztwór stały węgla w żelazie δ (ferryt δ),

• ledeburyt (mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu),

• ledeburyt przemieniony (mieszanina perlitu i cementytu),

• perlit (mieszanina eutektoidalna ferrytu α i cementytu).

Ze względu na strukturę po wolnym chłodzeniu stale węglowe można podzielić na następujace grupy:

• stale podeutektoidalne, o zawartości węgla 0,8% posiadające strukturę ferrytyczno-perlityczną,

• stale eutektoidalne o zawartości węgla 0,8% posiadajace strukturę perlityczną,

• stale nadeutektoidalne o zawartości węgla 0,8÷2,0% węgla posiadające strukturę perlityczną z cementytem wtórnym.

1

2

Materiałoznawstwo - układ żelazo-węgiel

Jan Wrona Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Krakowska

---