Politechnika Śląska 21.XII.2000r.

Wydział Mechaniczny Technologiczny

Mechanika i Budowa Maszyn

Grupa 6

Podstawy nauk o materiałach.

Temat ćw.: Układ równowagi fazowej

żelazo-węgiel.

Wykonał:

Roman Zawisz

1. Żelazo i jego własności.

Żelazo nie występuje w przyrodzie w postaci rodzimej. Otrzymywanie żelaza chemicznie czystego, którego własności mogłyby być uznane za własności pierwiastka, jest trudne i kosztowne. Przez redukcję tlenków można uzyskać żelazo zawierające ok. 0,007% domieszek i zanieczyszczeń, których stężenie może być jeszcze zmniejszone w wyniku topienia strefowego w wysokiej próżni. Techniczne odmiany żelaza to: chemicznie czyste żelazo, elektrolityczne, karbonylkowe i armco.

Liczba atomowa żelaza jest równa 26. Masa atomowa tego pierwiastka wynosi 55,85 i jest śred­nią ważoną mas atomowych izotopów żelaza występujących w przyrodzie. Należą do nich izotopy o masach atomowych: 56 (występujący w udziale 91,57%) oraz 54 (6,04%), 57 (2,11%) i 58 (0,28 % ). W związkach chemicznych żelazo jest dwu- lub trójwartościowe.

2. Odmiany alotropowe żelaza.

Żelazo występuje w dwóch odmianach alotropowych. W temperaturze od 912°C oraz w

zakresie temperatury od 1394 do 1538°C występuje odmiana alotro­powa oznaczana , a w zakresie wysokotemperaturowym oznaczana niekiedy również (δ) lub δ. Od­miana  krystalizuje w sieci prze­strzennie centrowanej układu regularnego A2.­

3. Wykres równowagi układu żelazo-węgiel.

1. Składniki układu.

1. żelazo:

• przemiana magnetyczna

Fe → Fe

feromagnetyk → paramagnetyk

• przemiana alotropowa

• 1539°C przejście w stan ciekły

• węgiel - występuje w układzie w stanie wolnym jako grafit lub w postaci związku jako cementyt

2. Wykres układu żelazo-węgiel.

Charakterystyczne punkty wykresu:

A (0 , 1539°C)

G (0 , 910°C)

P (0,02% ; 723°C)

S (0,8% ; 723°C)

Q (0,008% ; 200°C)

E (2% , 1130°C)

C (4,3% ; 1130°C)

D (6,67% ; 1227°C)

Hartowanie powyżej linii GSK.

Likwidus - A, C, D.

Solidus - A, E, C, F.

Ferryt - jest to roztwór stały podstawowy węgla w żelazie 

Austenit - jest to roztwór stały węgla w żelazie γ

Perlit - jest to struktura dwufazowa złożona z ferrytu i cementytu.

Cementyt - jest to faza międzymetaliczna.

DC - cementyt pierwotny

ES - cementyt wtórny

PQ - cementyt trzeciorzędowy

S - punkt eutektoidalny

C - punkt eutektyczny




4. Przemiany zachodzące w obrębie układu.

1. Przemiana eutektoidalna - w temperaturze 723°C dla stopu 0,8% C powstaje perlit.

2. Przemiana eutektyczna - w temperaturze 1130°C dla stopu 4,3% C powstaje ledeburyt.

5. Podział stali i żeliw w oparciu o układ żelazo-węgiel.

1. Podział stali w oparciu o układ:

1. stale pod eutektoidalne - do 0,8% węgla

2. stale eutektoidalne - 0,8% C

3. stale nad eutektoidalne - powyżej 0,8% do 2% C

2. Podział żeliw w oparciu o układ:

1. żeliwa pod eutektyczne - powyżej 2 do 4,3 % węgla

2. żeliwa eutektyczne - 4,3% C

3. żeliwa nad eutektyczne - 4,3% do 6,67% C

1

---