PODROČJA IN FAZE V DIAGRAMU

Razumevanje diagrama si olajšamo tako, da ga razdelimo na dva dela.

Desni del diagrama med 2.06 in 6.7 %C nas spominja na diagram popolne netopnosti komponent v trdem stanju. Leva komponenta je trdna raztopina, ki se imenuje avstenit. Desna komponenta pe je železov cementit (Fe3C). Pri 4.3 %C avstenit in Fe3C tvorita evtektično zlitino, ki se imenuje ledeburit. Pri 723oC se avstenit spremeni v zmes Ferita in cementita. Pod te temperature je obstojen le transformirani ledeburit, ki je zgrajen iz ferita, sekundarnega ter primernega cementita.

Levi del diagrama, od 0 do 2.06 %C, podaja zgradbo jekel. Imenuje se delni diagram Fe – Fe3C. V tem delu nastopa evtektoidna reakcija.

Avstenit,ki nastane pod solidus črto A-E, pri evtektoidni temperaturi 723oC, razpade v mehansko zmes kristalov, ki se imenuje perlit.

Črta E-S podaja topnost ogljika v avstenitu. Pri 1147oC je v avstenitu 2.06 %C. Pri 723oC se topnost zmanjša na 0.8 %C. Ogljik, ki se pri tem izloča se ponovno veže z železom in tvori sekundarni cementit.

 Črta GOS podaja začetek spreminjanja avstenita v ferit. Zaradi majhne topnosti ogljika v feritu, se njegov delež v avstenitu med ohlajanjem veča. Pri 723oC avstenit, ki ima 0.8 %C, razpade v mehansko zmes ferita in cementita. Ta drobnozrnata, evtektoidna zmed ferita in sek.cementita, se imenuje perlit.

Črta GPQ podaja topnost ogljika v feritu, pri 723 %, pri 500oC pa je samo 0.008%. Sproščeni ogljik se veže z železom in (tretjič v diagramu) nastaja terciarni cementit.

Točka O (temp.768oC) predstavlja magnetno premeno. Pod to temperaturo postanejo jekla feromagnetična. Zlitine, ki vsebujejo do 2.06 %C imenujemo jekla.

Glede na %C, imajo ustrezno strukturo in se delijo na:

–          podevtektoidna (C<0.8 %) – imajo feritno ali feritno-perlitno strukturo,

–          evtektoidna (C = 0.8 %) – imajo perlitno-strukturo in

–          nadevtektoidna (C> 0.8 %C) – imajo perlitno-cementitno strukturo.

STRUKTURE V DIAGRAMU Fe – Fe3C

Ferit je trdna raztopina (vrinjeni tip) žečeza a in ogljika. Delež ogljika je od 0.0 do 0.02 %. Čisti ferit nastopa levo od črte GPQ. Nastaja s spreminjanjem avstenita. Ta se začne po črti GOS in konča pri 723oC. Ferit ima najmanjšo trdnost in trdoto ter zelo dobro plastičnost.

Avstenit je zmesni kristal železa g in ogljika. Delež ogljika je od 0.0 do 2.06 %. S padanjem temperature se topnost ogljika manjša. To je podano s črto ES. Pri 723oC je v avstenitu le 0.8 %C. Čisti avstenit je obstojen v področju med točkami A-E-S-G. Avstenitna jekla so zelo trdna, žilava in plastična.

Cementit je kemična spojina železa in 6.69 % ogljika. Cementit ima rombično kristalno rešetko in je zelo trd in krhek. V diagramu se pojavlja primarni, sekundarni in terciarni cementit. Primarni nastaja iz tekoče raztopine. Pojavlja se pri zlitinah, ki imajo več kot 4.3 % C oz. pod likvidus črto CD. Sekundarni cementit nastaja z izločanjem iz avstenita pod črto SE. Terciarni (tretjič) cementit nastaja pod črto PQ. Vzrok za to je manjšanje njegove točnosti v feritu. Cementit je lahko izločen v obliki zrn, lamelic ali kroglic ter v obliki mreže po kristalnih mejah.

Perlit je evtektoidna zlitina ferita in sekundarnega cementita. Nastane pri 723oC z razpadom avstenita, ki vsebuje 0.8 %C. Čista perlitna struktura se pojavlja le pri 0.8 %C pod točko S. Na levo se v njem pojavlja ferit, na desno pa sek.cementit. Evtektoidna jekla so zelo trda in trdna, dajo se dobro kaliti in se največ uporabljajo za izdelavo orodij in obrabno odpornih elementov.

Ledeburit je evtektična zlitina avstenita in cementita. Nastaja pri temperaturi 1147oC in 4.3 %C (točka C). Zlitine desno od točke C vsebujejo ledeburit in primarni cementit. Zlitine levo od točke C pa vsebujejo ledeburit in avstenit. Pri 723oC avstenit razpade na perlit (ferit+Fe3C). Ledeburit je zelo trd, trden in krhek. Ledeburitno sestavo in strukturo imajo odlitki bele litine. Tabela: Lastnosti struktur v diagramu Fe-Fe3C.

Struktura

Simbol

 % C

Zgradba

HV/HRC

Rm(MPa)

 KV(J)

 A(%)

Ferit

αFe+C

do 0,02

zmesni kristali

90/10

250-300

20-60

35

Avstenit

ϒFe+C

do 2,06

zmesni kristali

210/17

700-800

80-140

60

Cementit

Fe3C

 6,69

kem. spojina

850/62

2200

0

0

Ledeburit

L

 4,3

Evtektik:perlit in Fe3C

850/62

2200

0

0

Perlit

P

 0,8

Evtektoid:ferit in Fe3C

220/20-30

700-900

5-15

10

Martenzit

M

 0,8

tetragonalni ferit

950/65

2500

0

2

Čisto Fe

Fe

 0

αFe

50

180-250

40-50

40-50

STABILNI DIAGRAM Fe-C

  Pri vseh ostalih zlitinah železa (siva litina, nodularna in temprarna litina), je večji del ogljika izločen v obliki grafita. Njihova osnovna struktura je feritna ali perlitna. V osnovni strukturi je grafit izločen v lamelasti, vozličasti ali modularni obliki. Oblika diagrama je popolnoma enaka. Razlike so v koordinatah nekaterih točk (%C, temp.) in v tem, da je Fe3C povsod zamenjan z grafitom. Oblika izločanja ogljika je odvisna od hitrosti ohlajanja in prisotnosti Si, Mn, Cr ter ostalih legirnih elementov. Ogljik se izloča v oblik grafita pri majhnih hitrostih ohlajanja in večji vsebnosti silicija. Pri daljšem žarenju, nad 400oC in počasnemu ohlajanju, Fe3C razpade na ferit in grafit. Zato se tudi diagram Fe – Fe3C imenuje metastabilni.