Układ równowagi fazowej żelazo-

cementyt (Fe-Fe3C) 

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% 

Tem

per

atur

a 

[

o

C

] 

Fer

ry

t

 α

 

Per

lit

 

Led

eb

u

ryt

 p

rz

em

ien

ion

y 

Ceme

n

ty

t 

Fe

3

C

 

0,008 

Ledeburyt 
przemieniony + 
Fe

3

C

I 

 

Led

eb

u

ryt

  

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  

Ferr

yt 

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 

3 

©2003 

B

ro

oks

/C

ol

e,

 a

 di

vi

si

on

 o

f 

T

ho

m

so

n 

L

ea

rn

in

g,

 I

nc

.  

T

ho

m

so

n 

L

ea

rn

in

g

™

 i

s 

a 

tr

ade

m

ar

k 

us

ed 

h

er

ei

n

 un

de

r 

li

ce

n

se

. 

Figure 11.15  The Fe-Fe

3

C phase 

diagram ( a portion of the Fe-C 
diagram). The vertical line at 
6.67% C is the stoichiometric 
compound Fe

3

C. 

Temperatura topnienia żelaza wynosi 1539°C.  
Znane są dwie odmiany alotropowe: odmiana 



 i 



. Odmiana  

Fe



 

istnieje przy temperaturze niższej od 912°C oraz w wyższej niż 1394°C. 

W zakresie temperatur 1394

°C do 1539°C żelazo występuje jako Fe



(



).  

 

 

Żelazo 



 ma 

sieć elementarną o parametrze a=2,8606A. Do temperatury 

786

°C żelazo 



 

jest magnetyczne (ferromagnetyczne). Temperaturę punktu 

przemiany magnetycznej (768

°C - utrata właściwości magnetycznych) 

nazywa się temperaturą Curie i oznacza A

2

; żelazo Fe



(



) jest 

paramagnetyczne. 
 

 

Żelazo technicznie czyste ma przenikalność magnetyczną 



max

 = 5000-10000 

Hc

/E, siłę koercji Hc - 0.5-1. Gęstość żelaza 



= 7.68 g/cm

3

. Współczynnik 

rozszerzalności liniowej wynosi 11,7x10

-6

°C

-1

. 

 

 

W temperaturach między 912



1394

°C istnieje odmiana żelaza 



, która jest 

paramagnetyczna. Temperaturę przemiany żelaza 



-



 przy 912



C oznacza 

się odpowiednio przy nagrzewaniu Ac

3

 

i przy chłodzeniu Ar

3

, a przemianę 

przy 1394

°C oznacza się odpowiednio Ac

4

 (nagrzewanie) i Ar

4

 

(chłodzenie). 

Żelazo 



 ma 

sieć elementarną RSC o parametrze a=3,645A przy 

temperaturze 912

°C. Gęstość żelaza 



 

(jest większa od żelaza 



) i wynosi 8,0 

do 8,1 g/cm

3

. 

 
 

Fazy występujące w układzie równowagi Fe-Fe

3

C to:  

roztwór ciekły węgla w żelazie - L,  
roztwór stały węgla w żelazie 



 - ferryt,  

roztwór stały węgla w żelazie 



 - austenit, 

 faza międzymetaliczna Fe

3

C - cementyt (metastabilna).  

W układzie stabilnym poza tym występuje grafit.  

W stanie 

stałym układu równowagi wyróżniamy fazy 

 

 

Ferryt  - 

międzywęzłowy  stały  roztwór  graniczny 

węgla  w  żelazie 



  o  sieci  RPC. 

Wyróżniamy  ferryt 

niskotemperaturowy o 

rozpuszczalności do 0,025% C 

oraz ferryt wysokotemperaturowy o 

rozpuszczalności 

do  0,1%  C. 

Właściwości mechaniczne ferrytu zależą 

od 

ilości  rozpuszczonego  w  nim  węgla.  Przy 

zawartości  węgla  około    0,008%  C  właściwości  są 
następujące: 
R

0.2

 = 117 MPa, 

R

m

 = 245 MPa, 

A

5

 = 50% 

Z = 80% 
HB = 80-90 
 

 

Austenit - 

międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie 



 o strukturze RSC. 

Graniczna 

rozpuszczalność  węgla  w  odmianie  żelaza 



  wynosi  2,14%  C. 

Atomy 

węgla  rozmieszczają  się  w  środku  sieci  oraz  w  miejscach  błędów 

budowy. 

Właściwości austenitu można przyjąć jako równe: 

R

m

 = 700



800 MPa 

A

5

 = 40



60% 

HB = 180



230 

 

 

Cementyt - faza 

międzymetaliczna Fe

3

C 

(węglik żelaza). Cementyt zawiera 

6,67%  C.  Cementyt  krystalizuje  w 

złożonej  rombowej  sieci  o  zwartym 

ułożeniu  atomów.  Temperaturę  topnienia  cementytu  przyjmuje  się  jako 
równą  1252°C.  Do  temperatury  230°C  (punkt  A

0

)  cementyt  jest 

ferromagnetyczny, a 

powyżej tej temperatury staje się paramagnetyczny. Do 

cech charakterystycznych fazy zalicza 

się jej wysoką twardość (700



750HB) 

oraz  bardzo 

niską  plastyczność.  Cementyt  jest  fazą  metastabilną,  bowiem 

pod 

wpływem temperatury może przemieniać się w żelazo i grafit 

 

Fe

3

C



3Fe+C

grafit

 

 

 

Grafit  -  krystalizuje  w  sieci  heksagonalnej  (warstwowej). 

Odległość  miedzy 

atomami  a=1,42A,  a  miedzy  warstwami  c=3,40A.  Odznacza 

się  małą 

twardością oraz wytrzymałością (orientacyjna wytrzymałość 20 MPa).  

Definicje składników strukturalnych 

• Ledeburyt jest to mieszanina eutektyczna 

austenitu i Fe

3

C powstała z cieczy o składzie 

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

ledeburyt 

9 

Wzrost i struktura perlitu: (a) redystrybucja węgla i żelaza, i (b) 
mikrofotografia perlitu(2000). (From ASM Handbook, Vol. 7, (1972), ASM 
International, Materials Park, OH 44073.) 

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 

Definicje składników strukturalnych 

10 

©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc.  Thomson Learning

™

 is a trademark used herein under license. 

Figure 11.17  The evolution of the microstructure of hypoeutectoid and 
hypoeutectoid steels during cooling.  In relationship to the Fe-Fe

3

C phase diagram. 

Techniczne odmiany żelaza