Wykresy równowagi układu 

żelazo-węgiel

• Stabilny żelazo – grafit

• Metastabilny żelazo – cementyt

UKŁAD RÓWNOWAGI FAZOWEJ 

Ż

ELAZO-CEMENTYT

ż

elazo – cementyt (Fe - Fe

3

C)

Schemat wykresu układu równowagi fazowej 

ż

elazo-węgiel i żelazo-cementyt

Fe

C

C, % masy

t, ºC

6,67 
Fe

3

C

Układ równowagi fazowej  żelazo - cementyt

Składniki układu:

1. Żelazo

2. Cementyt - faza 

międzymetaliczna 
(międzywęzłowa) 
zawierająca 6,7% węgla, 
krystalizująca w 
temperaturze 1252ºC

Odmiany alotropowe żelaza:

1. α <912ºC, α(δ) 1394-538ºC

2.  γ 912-1394ºC

RPC

RSC

Zależność parametru sieci odmian alotropowych żelaza 

od temperatury (według W. Hume-Rothery’ego

Wykres układu równowagi fazowej żelazo-cementyt z opisem

Fazy układu żelazo – cementyt:

• Roztwór ciekły L
• Austenit (γ)

-

międzywęzłowy roztwór stały węgla w 

Fe γ o maksymalnej zawartości węgla 2,14 % w 
temperaturze 1147ºC

• Ferryt (α)

–

międzywęzłowy roztwór stały węgla w 

Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,022 % w 
temperaturze 727ºC

• Ferryt (α, δ)

–

międzywęzłowy roztwór stały węgla w 

Feα o maksymalnej zawartości węgla 0,09 % w 
temperaturze 1493ºC 

• Cementyt 

Definicje faz układu Fe – Fe

3

C

Austenit γ jest to roztwór stały graniczny węgla w 

żelazie Fe 

γ

o maksymalnej rozpuszczalności 

węgla 2,11 w temperaturze 1148 ºC. Faza miękka 
i plastyczna. Występuje w temperaturze powyżej 
727 ºC.

Definicje faz układu Fe – Fe

3

C

Ferryt α jest to roztwór stały graniczny węgla 

w żelazie Fe

α

o maksymalnej 

rozpuszczalności węgla 0,0218 w 
temperaturze 727 ºC. Twardość ferrytu 
waha się w granicach od 70 do 90 HB.

Ferryt

Ferryt iglasty

Ferryt siatkowy

Ferryt (α, 

δ)

-

międzywęzłowy roztwór stały węgla w 

Feα(

δ) o maksymalnej zawartości węgla 0,09 % w 

temperaturze 1493ºC. 

Może się pojawić w stopach szybko chłodzonych po 

uprzednim wygrzaniu w wysokich temperaturach

Definicje faz układu Fe – Fe

3

C

• Cementyt Fe

3

C jest to faza międzymetaliczna 

(węglik żelaza) 
o wzorze stechiometrycznym Fe

3

C. Zawartość

węgla w cementycie wynosi 6,67%. Jest twardy i 
kruchy (twardość 750 HB). Wydziela się z cieczy 
przy chłodzeniu i wtedy oznaczamy go jako 

pierwszorzędowy I

lub wydziela się podczas 

chłodzenia z austenitu i wtedy oznaczamy go jako 

II

lub wydziela się z ferrytu podczas chłodzenia i 

wtedy oznaczamy go jako 

III.

Fe

3

C

I

II

III

Ferryt α
+Perlit  

Fe – Fe

3

C

1000

1200

1400

1600

200

400

600

800

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

6,0 6,5

Zawartość C%

T

em

p

er

at

u

ra

 [

o

C

]

F

er

ry

t

α

P

er

li

t

L

ed

ebur

y

t p

rz

em

ie

n

ion

y

C

em

en

ty

t 

F

e

3

C

0,008

Ledeburyt 
przemieniony + 
Fe

3

C

I

L

ed

ebur

y

t 

Perlit + Fe

3

C

II

+ ledeburyt 
przemieniony

Perlit + 
Fe

3

C

II

Ferryt α
+ Fe

3

C

III

Austenit γ

Austenit γ + Ferryt α

Austenit γ
+ Fe

3

C

II

Austenit γ + ledeburyt+ 
Fe

3

C

II

ledeburyt+ Fe

3

C

I

Fe

3

C

I

+ciecz

ciecz

Austenit γ + ciecz

Ferryt α

[δ] 

+ 

Austenit γ

F

er

ry

t 

α

[δ

] 

Ciecz + Ferryt α [δ] 

6,67

727

o

C

1148

o

C

912  

1394 

1495 

1538 

A

B

E

C

D

F

K

S

G

P

Q

J

N

H

Wykres układu równowagi fazowej żelazo – cementyt z 

opisem struktury stopów w układzie

Składniki struktury stopów w układzie żelazo-cementyt

•Roztwór ciekły 

L

•Ferryt 

α

i (

α

, δ

) 

•

Austenit (

γ

)

•Cementyt pierwszorzędowy

(pierwotny), wydzielający się z 

roztworu ciekłego w wyniku zmniejszającej się

rozpuszczalności węgla w roztworze, wzdłuż linii CD

•Cementyt drugorzędowy

(wtórny), wydzielający się z 

austenitu w wyniku zmniejszającej się rozpuszczalności 

węgla w austenicie, wzdłuż linii ES

•Cementyt trzeciorzędowy

, wydzielający się z ferrytu w 

wyniku zmniejszającej się rozpuszczalności węgla w ferrycie, 

wzdłuż linii PQ

•Perlit

– mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu, 

zawierająca 0,76% C, powstająca w wyniku rozpadu 

austenitu w 727ºC

•Ledeburyt

– mieszanina eutektyczna austenitu i 

cementytu, zawierająca 4,3% C, powstająca w wyniku 

rozpadu L w 1147ºC

•Ledeburyt

przemieniony – mieszanina perlitu i 

cementytu, powstająca w wyniku rozpadu austenitu w 

ledeburycie na perlit w 727ºC

Przemiany fazowe w stałej temperaturze

1. Przemiana perytektyczna

α

(δ)

0,09

+ L

0,53  

⇔ γ

0,17

Schemat przemiany perytektycznej

L

4,3

⇔ (

γ

0,16 

+ Fe

3

C

6,7

) = ledeburyt

2. Przemiana eutektyczna

1147ºC

ledeburyt ⇔ ledeburyt przemieniony (perlit+Fe

3

C)

727 ºC

% masy C

składnik strukturalny

• Ledeburyt jest to mieszanina eutektyczna 

austenitu i Fe

3

C powstały z cieczy o 

składzie chemicznym 4,3%C w stałej 
temperaturze 1148 ºC.

ledeburyt

Stop podeutektyczny

Stop nadeutektyczny

LEDEBURITE DIC 

3

. 

Przemiana eutektoidalna

γ

0,76 

⇔ (

α

0,022 

+ Fe

3

C

6,7

) = perlit

727ºC

% masy C

składnik strukturalny

• Perlit jest to mieszanina eutektoidalna 

(powstaje z fazy stałej) ferrytu i cementytu 
powstaje z austenitu o zawartości 0,77 %C 
w stałej temperaturze 727 ºC. 

Perlit

Płytki ferrytu 
i cementytu. 
Perli o małej 
dyspersji 
(rozdrobnieniu)

Powstawanie perlitu

Stop nadeutektoidalny – C>0.76%C

Układ stabilny i metastabilny