Politechnika Łódzka

filia w Bielsku-Białej

Sem. II Inz.

Układ żelazo - węgiel

Wykonał:

Celem ćwiczenia było zapoznanie się podstawowymi wiadomościami dotyczącymi układu równowagi faz stopowych żelazo - węgiel.

Podstawy teoretyczne

Układ równowagi faz stopowych żelazo - węgiel stanowi podstawę licznych procesów technologicznych, którym poddawane są najważniejsze materiały konstrukcyjne: stopy żelaza, jak również niektóre stopy nieżelazne. Żelazo jest najmniej szlachetnym pierwiastkiem, w grupie B VIII układu okresowego, o wyraźnie metalicznych cechach. W przyrodzie nie występuje w stanie rodzimym z powodu dużej aktywności chemicznej i tworzenia tlenków, wodorotlenków, siarczanów, węglanów lub krzemianów.

Żelazo w temperaturze otoczenia jest ferromagnetyczne a powyżej punktu Curie 768st. C - paramagnetyczne.

Grafit jest odmianą węgla o kowalencyjnej strukturze heksagonalnej. Ma pomijalną wytrzymałość na rozciąganie i twardość, a gęstość ok. 3,5 razy mniejszą od żelaza.

Cementyt jest fazą międzywęzłową o strukturze złożonej układu rombowego. Odznacza się dużą kruchością i twardością, nieznacznie mniejszą niż żelazo gęstością oraz dużą odpornością chemiczną. W stopach żelaza z węglem może występować w różnych składnikach strukturalnych, albo w postaci oddzielnych wydzieleń np.: cementyt pierwotny, cementyt wtórny, cementyt trzeciorzędowy.

Ferryt jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w żelazie ά. Ferryt jako oddzielny składnik strukturalny występuje w stalach podeutektoidalnych - tzw. ferryt przedeutektoidalny, ale wchodzi również w skład perlitu i ledeburytu przemienionego.

Austenit jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w Fe-γ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11%. Ma największą gęstość spośród wszystkich faz układu.

Perlit jest eutektoidem o zawartości 0,77% węgla. Powstaje w wyniku przemiany eutektoidalnej, która zachodzi w temperaturze 727st. C. Jest zbudowany na przemian z płytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości 7:1.

Ledeburyt jest mieszaniną eutektyczną austenitu i cementyt. Powstaje z roztworu ciekłego o zawartości 4,3% węgla.

Przebieg ćwiczenia:

Badaniu poddane zostały trzy próbki stali węglowej.

• próbka pierwsza charakteryzowała się składem eutektoidalnym

(zawierała około 0,25 procent węgla).

• próbka druga była próbką o składzie podeutektoidalnym

• ostatnia badaną próbką była stal o składzie nadeutektoidalnym

1. stali podeutektoidalnej

2. 
   stali eutektoidalnej

3. stali nadeutektoidalnej

1.

Ziarna perlitu i ferrytu w próbce podeutektoidalnej układają się w wyraźne pasma. Ten stan rzeczy wynika z obróbki plastycznej jakiej stal ta była poddana.

WNIOSKI:

Właściwości stali węglowej zmieniają się wraz ze zmianą zawartości węgla w stopie. Ten stan rzeczy jest następstwem zmiany struktury wewnętrznej stopu wynikającej ze zmiany zawartości węgla.

perlit

ferryt

cementyt

---