Fe C Ponavljanje

MATEIJALI II

Fe-C dijagram stanja

Prof.dr.sc. Ivica Kladari

Veleuilite u Slavonskom BroduTEHNIKI ODJEL Struni studij Proizvodno strojarstvo

Fe-C dijagrami stanjaPlan predavanja1. Uvod

- Openito o kemijskom elementu Fe i C- Pojavni oblici ugljika u Fe-C legurama

2. Metastabilna kristalizacija legura Fe-C2. Primarna kristalizacija

- Peritektini sustav- Sustav potpune rastvorivosti- Eutektini sustav

- Sekundarna kristalizacija- Eutektoidni sustav- Raspad ledeburita

3. Zakljuak

3KEMIJSKI ELEMENT ELJEZO (Fe) Fe od latinskog naziva za eljezo Ferrum, poznato od ~2500. godina prije Krista, u periodnom sustavu elemenata eljezo ima

redni broj 26, a nalazi se u 4. periodi i 8. stupcu,

Hematit Fe2O3Magnetit Fe3O4 Siderit FeCO3 Getit FeO(OH)

isto eljezo je lako oblikovljivo u toplom i u hladnom stanju i dobro zavarljivo.

84

do danas nije proizvedeno apsolutno isto eljezo (C, Si, Mn, P, S),

srebrenaste boje, ne dolazi u prirodi samorodno za dobivanje eljeza vane su oksidne rude: u vlanom zraku korodira i stvara se hra

Openito o kemijskom elementu Fe

4BCC- reetka FCC - reetka

eljezo je polimorfan materijal i ima dvije alotropne modifikacije:

Raspored atoma u reetci ovisi o temperaturi pri kojoj se eljezo nalazi.

trajanje t, h

t

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

,

o

C t=1536 oC taljevina1392 oC 1392 oCAr4

Ar3 Ac3Ac2Ar2

898oC 911oC769oC

eljezo

eljezo

eljezo

Dijagram toplinske analize (hlaenja i ugrijavanja) tehniki istog eljeza

T

T toplinskahistereza 13oC.

Openito o kemijskom elementu Fe

5Ugljik (C - Carboneum) je metaloid. U prirodi se pojavljuje u tri alotropske modifikacije i to kao dijamant, grafit ili amorfni ugljik. Javlja se slobodan ili u spojevima (npr. ugljen, CO, CO2, ugljikovodici).

isto Fe nije ire upotrebljivo, treba ga legirati drugim elementima, ponajprije C.

Ugljik je najvaniji dodatak eljezu, jer:- vrlo jako utjee na vrstou, tvrdou i granicu razvlaenja eljeznih legura,- omoguava kaljenje elinih legura.

Openito o kemijskom elementu C

U BCC eljezu ugljik je praktino netopiv, a u FCC eljezu je samo ogranieno topiv (najvie 2,03%C pri 1147oC)

Pojavni oblici ugljika u Fe-C legurama

U eljeznim legurama ugljik je u obliku:- kemijskog spoja Fe3C (eljeznog karbida, cementita) sa 6,67 %C- ili u obliku grafita (100 %-tnog heksagonski kristaliziranog ugljika).

Ako se neka legura Fe-C ohlauje praktino beskrajno sporo iz rastaljenog stanja, C e se izluiti u obliku grafita (KCG=100%). Ovaj se oblik skruivanja naziva stabilnim, a ravnoteni se dijagram stanja nazivadijagramom Fe-C za stabilnu kristalizaciju.

Ako se neka legura Fe-C ohlauje umjereno sporo iz rastaljenog stanja, C e se spojiti sa Fe u eljezni karbid (cementit) Fe3C (KCFe3C=6,67%). Ovaj se oblik skruivanja naziva metastabilnim, a ravnoteni se dijagram stanja nazivadijagramom Fe-C za metastabilnu kristalizaciju (ili dijagramom Fe-Fe3C).

Kod sporog ugrijavanja i/ili dugog dranja pri visokim temperama cementit se raspada po jednadbi: Fe3C 3Fe + C

7metastabilni

stabilni

-oba su dijagrama eutektinog tipa, -oba sadre peritektino skruivanjepri niskim %C i visokim temperaturama, - oba sadre eutektoidnu pretvorbu u vrstom stanju.

Fe-C metastabilni i stabilni dijagram stanja

Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetalurg Sir William Chandler Roberts-Austen (1843.-1902.)

-1899. godine konstruirao je na osnovi eksperimenta Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju.

Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju

Prave faze:- taljevina

- austenit

- ferit

- karbid

Pseudofaze:- ledeburit

- perlit

, e

, ,id

Fe3CFe3CFe3CeFe3Cid

e+Fe3Ce

id+Fe3Cid

T

I I I I I0 0,8 2,03 4,3 6,67

maseni udio ugljika, % (100%Fe3C)

T

T+

+T

T+Fe3Ce+Fe3Ce

id+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3C

+ id

+Fe3Cid

+e+Fe3Ce+Fe3C e+Fe3Ce+Fe3C+Fe3C+Fe3C

+

id+Fe3Cid

+

1536 1493

1392

1147

911

723

300

t

e

m

p

e

r

a

t

u

r

a

,

o

C

Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetastabilna primarna kristalizacija Fe-C legura

I I I I I0 0,51 2,03 4,3 6,67%C

(100%Fe3C)

T+

+TT+Fe3Ce+Fe3Ce

1536 1493

1392

1147

, oC

T+

peritektinisustav

sustavpotpune

otopivosti

eutektinisustav

LIKVIDUS

SOLIDUS


Metastabilna kristalizacija Fe-C legura PERITEKTINI SUSTAV

I I I I 0 0,10 0,16 0,51

%C

T+

+T

1536

1493

1392

, oC

T

+0,1 %C 0,51do 1493oC T

Daljnje snienje temperature uzrokuje pretvorbu (za 0,1


Metastabilna kristalizacija Fe-C legura SUSTAV POTPUNE RSTVORIVOSTI

I I I 0,16 0,51 2,03 %C

+T

1493

1147

, oC

T+

100%

100%

Austenit intersticijski kristal mjeanac -Fe i C

Snienje temperature izmeu L i S nastupa pretvorba

100% T u 100 %

C

T

1

S

L


Metastabilna kristalizacija Fe-C legura EUTEKTINI SUSTAV

Eutektina reakcija nastupa pri 1147oC kada je u taljevini

KCT=4,3%

T e+Fe3Ce Ledeburit

KCL=4,3%KCA=2,03%

KCK=6,67%

podeutektineFe-C legure

nadeutektineFe-C legure

Snienje temperature do S (1147oC)

T Fe3CNa 1147oC nastupa eutektina reakcija i

preostala TL

Snienje temperature do S (1147oC)

T Na 1147oC nastupa eutektina reakcija i

preostala TL

%CI I I

2,03 4,3 6,67

T+Fe3C

T

e+Fe3Ce+T

1147

, oC

(100%Fe3C)

Eutektik4,3%C

e Fe3Ce

Adolf Ledebur (1837-1916)1882. otkrio Fe3C

+e+Fe3Ce e+Fe3Ce+Fe3C

Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetastabilna sekundarna kristalizacija Fe-C legura

raspad ledeburita

eutektoidnisustav

I I I I I0 0,8 2,03 4,3 6,67

(100%Fe3C)

+e+Fe3Ce+Fe3C e+Fe3Ce+Fe3C+Fe3C

%C

id+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C

+

1536 1493

1392

1147

911

723

300

, oC

id+Fe3Cid+Fe3C

+id+Fe3Cid

+Fe3C

+

id+Fe3Cid

SOLIDUS


Eutektoidna reakcija nastupapri 723oC kada je KCA=0,8%

id+Fe3Cid Perlit

KCP=0,8%KCF=0,025%

KCK=6,67%

1563 1493

1392

1147

911

723

300

Metastabilna kristalizacija Fe-C legura - EUTEKTOIDNI SUSTAV

I I I 0 0,025 0,8 2,03 %C

,oC

+

Eutektoid0,8%C

id6,67 %CFe3Cid

podeutektoidneFe-C legure

id+Fe3Cid

nadeutektoidneFe-C legure

do 723oC pretvorba FCC u BCC

+

do 723oC Fe3Csnienje topivosti C u

+Fe3C

od 723oC preostali id + Fe3Cid

id+Fe3Cid+Fe3C+id+Fe3Cid

Fe3Cid+Fe3Cid

Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetastabilna kristalizacija Fe-C legura - RASPAD LEDEBURITA

I I I I0,8 2,03 4,3 6,67

(100%Fe3C)

id+Fe3Cid+Fe3C

+ Fe3C

1147

911

723

300 %C

,oCsnienje temperature

od 1147 oC

do 723 oC

+e+Fe3Ce e+Fe3Ce+Fe3C

e+Fe3Ce+Fe3C+ Fe3C+e+Fe3Ce+Fe3C Fe3C

nastupaeutektoidna reakcija

id+Fe3Cid

na temperaturi 723oC

id+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C id+Fe3Cidid+Fe3Cid

snizuje topivosti C u KCA=2,03%

KCA=0,8%

4,3%C raspadnuti ledeburitid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C

ZAKLJUAK

primarna kristalizacija

sekundarna kristalizacija

eutektinareakcijaT L

podeutektoidneFe-C legure

nadeutektineFe-C legure

eutektoidnareakcijaA P

nadeutektoidneFe-C legure

podeutektineFe-C legure

elini ljevovielici Sivi ljevovi (mjeovita kristalizacija)

Bijeli ljevovi (metastabilna kristalizacija)

Alatni elici

.

Konstru-kcijskielici


Zahvaljujem na pozornosti!Zahvaljujem na pozornosti!

Documents

Fe C Ponavljanje