Soustava železo – karbid železa je pro technickou praxi nejdůležitější, jelikož má význam především pro slitiny s menším obsahem uhlíku, tj. pro oceli.
Na diagramu lze sledovat průběh změn při ochlazování slitin železa s různým obsahem uhlíku. Při teplotách nad čarami ACD jsou všechny slitiny železa a uhlíku v tekutém stavu. Čáry ACD, zvané likvidus, udávají teploty začátku tuhnutí taveniny, čáry AECF, zvané solidus, udávají teploty konce tuhnutí. Při teplotách pod čarami AECF jsou všechny slitiny železa a uhlíku v tuhém stavu.
Ochlazuje-li se např. ocel s obsahem 0,4% uhlíku z tekutého stavu, začne tuhnout při teplotě odpovídající bodu „a“, tj. z taveniny se začnou vylučovat krystaly tuhého roztoku uhlíku v železe „g“, kterým se říká austenit, a to až do teploty odpovídající bodu „b“, kdy je již všechna ocel ztuhlá. Změnila se v austenit, který se nemění až do teploty odpovídající bodu „c“, kdy se z něho až do teploty odpovídající bodu „d“ (727 °C) vylučuje čisté železo „a“, zvané ferit. Při teplotě 727 °C se zbylý austenit změní v perlit, tj. směs jemných krystalů feritu a cementitu.
Čára GS udává teploty, kdy se z austenitu začne vylučovat ferit, a to až do teploty 727 °C. Dalším ochlazením se ferit již nemění.
Při ochlazování oceli s obsahem uhlíku 0,8 % se austenit nemění až do teploty 727 °C, kdy se všechen promění v perlit zvaný eutektoid.
U ocelí s obsahem uhlíku 0,8 % až 2,14 % se z austenitu při teplotách, které udává čára SE, začnou vylučovat krystaly cementitu (karbidu železa – Fe3C), a to až do teploty 727 °C, kdy se zbylý austenit přemění v perlit, kdežto cementit se již nemění. Protože se cementit vyloučil až v tuhém stavu, říkáme mu sekundární čili segregační.
Uvedené změny austenitu v perlit však nastanou jen při dostatečně pomalém ochlazování.
U technických ocelí slitin železa s obsahem uhlíku 2,14 % až 4,3 % se do konce tuhnutí všechna tavenina v austenit nezmění a při teplotě 1 147 °C, dané čarou EC, její zbytek ztuhne v ledeburit a sekundární cementit. Při teplotě 727 °C se zase austenit změní v perlit, kdežto ledeburit a sekundární cementit se nezmění.
Tavenina se 4,3 % uhlíku ztuhne najednou při teplotě 1 147 °C na ledeburit zvaný eutektikum.
Z chladnoucí taveniny obsahující 4,3 % až 6,67 % uhlíku se při teplotách daných čarou CD začnou vylučovat krystaly primárního cementitu, a to až do teploty 1 147 °C, kdy zbylá tavenina ztuhne v ledeburit. Tento stav primární cementit – ledeburit zůstane beze změny i pod teplotou 727 °C.
Čára ECF, zvaná eutektiála, udává teplotu 1 147 °C, při níž chladnoucí tavenina ztuhne v ledeburit.
Čára MOSK udává teploty, při nichž ohřívaná slitina ztrácí magnetičnost.
Čára PSK, zvaná eutektoidála, udává teplotu 727 °C, při níž se z chladnoucí slitiny železa s obsahem uhlíku až do 4,3 % mění zbylý austenit v perlit.
V oblasti teplot nižších než 727 °C se vyskytují různé strukturální složky. U ocelí s malým obsahem uhlíku, až do 0,8 %, jsou to krystaly feritu a perlitu. Těmto ocelím se říká podperlitické čili podeutektoidní. Protože jsou krystaly feritu a perlitu měkké, mají přirozenou měkkost i tyto oceli. Jsou to oceli konstrukční. Jejich významnou vlastností je houževnatost. Oceli s 0,8 % uhlíku jsou složeny jen z jemných krystalů perlitu (eutektoidu). Jsou to oceli perlitické neboli eutektoidní. Oceli obsahující více než 0,8 %, ale nejvýš 2,14 % uhlíku, jsou oceli nadperlitické čili nadeutektoidní. Jsou složeny z jemných krystalů perlitu a z tvrdých krystalů sekundárního cementitu, mají přirozenou tvrdost a jsou dobře kalitelné. Jsou to oceli nástrojové.
Slitina obsahující 4,3 % uhlíku je v pevném stavu složena pouze z krystalů ledeburitu (eutektikum). Slitiny s větším obsahem uhlíku než 4,3 % jsou složeny z krystalů ledeburitu a primárního cementitu.
Litiny jsou poměrně velmi křehké a málo pevné, protože mají velký obsah uhlíku, buď v podobě grafitu (šedá litina), nebo cementitu (bílá litina).
Základní strukturální složky ocelí jsou austenit, ferit a sekundární cementit. U surových želez a litin je to primární cementit a grafit. Ostatní strukturní složky jsou z těchto základních složeny (např. perlit je složen z jemných krystalů feritu a cementitu) nebo z nich vznikají (např. martenzit rychlým ochlazením austenitu při kalení oceli, temperový uhlík je rozpadem cementitu při temperování odlitků z bílého surového železa apod.).
Ferit je nejměkčí a cementit nejtvrdší součástí technických slitin železa.
Krystaly austenitu jsou měkké, houževnaté a tvárné. Proto se těchto vlastností využívá při tváření ocelí za tepla.
28. září 2007
19 918×
739 slov
