Wat is het ijzer-koolstoffasediagram?

IJzer-koolstoffasediagram

Het ijzer-koolstof fasediagram wordt veel gebruikt om de verschillende fasen van staal en gietijzer te begrijpen. Zowel staal als gietijzer zijn een mix van ijzer en koolstof. Bovendien bevatten beide legeringen een klein aantal sporenelementen.

De grafiek is vrij complex, maar aangezien we onze verkenning beperken tot Fe3C, zullen we ons concentreren op maximaal 6,67 gewichtsprocent koolstof.

Dit ijzer-koolstof fasediagram is uitgezet met de koolstofconcentraties naar gewicht op de X-as en de temperatuurschaal op de Y-as.

Fig. toont het Fe-C evenwichtsdiagram waarin verschillende structuren (verkregen tijdens verwarmen en afkoelen), fasen en microscopisch kleine bestanddelen van verschillende soorten staal en gietijzer zijn afgebeeld. De hoofdstructuren, de betekenis van verschillende lijnen en kritieke punten worden besproken zoals hieronder.

Structuren in Fe-C-diagram

De belangrijkste microscopisch kleine bestanddelen van ijzer en staal zijn als volgt:

• Austenitisch
• Ferriet
• Cementiet
• Parelliet

1. Austeniet

Austeniet is een vaste oplossing van vrije koolstof (ferriet) en ijzer in gamma-ijzer. Bij verwarming van het staal, na de bovenste kritische temperatuur, voltooit de vorming van de structuur tot austeniet dat hard, ductiel en niet-magnetisch is.

Het kan een grote hoeveelheid koolstof oplossen. Het bevindt zich tussen de kritische of overdrachtsbereiken tijdens het verwarmen en afkoelen van staal. Het wordt gevormd wanneer staal koolstof bevat tot 1,8% bij 1130°C. Bij afkoeling tot onder 723°C begint het te transformeren in perliet en ferriet. Austenitisch staal kan niet worden gehard door de gebruikelijke warmtebehandelingsmethoden en is niet-magnetisch.

2. Ferriet

Ferriet bevat weinig of geen koolstof in ijzer. Het is de naam die wordt gegeven aan zuivere ijzerkristallen die zacht en kneedbaar zijn. De langzame afkoeling van koolstofarm staal onder de kritische temperatuur produceert een ferrietstructuur. Ferriet hardt niet uit bij snelle afkoeling. Het is erg zacht en zeer magnetisch.

3. Cementiet

Cementiet is een chemische verbinding van koolstof met ijzer en staat bekend als ijzercarbide (Fe3C). Gietijzer met 6,67% koolstof bezit de volledige structuur van cementiet. Vrij cementiet wordt aangetroffen in alle staalsoorten die meer dan 0,83% koolstof bevatten. Het neemt toe met een toename van het koolstofpercentage, zoals weergegeven in het Fe-C-evenwichtsdiagram. Het is extreem moeilijk.

Aangenomen wordt dat de hardheid en broosheid van gietijzer te wijten zijn aan de aanwezigheid van cementiet. Het vermindert de treksterkte. Dit wordt gevormd wanneer de koolstof duidelijke combinaties vormt met ijzer in de vorm van ijzercarbiden die extreem hard van aard zijn. De brosheid en hardheid van gietijzer worden voornamelijk gecontroleerd door de aanwezigheid van cementiet erin. Het is magnetisch onder 200°C.

4. Perliet

Pearlite is een eutectoïde legering van ferriet en cementiet. Het komt met name voor in medium en low carbon staal in de vorm van een mechanisch mengsel van ferriet en cementiet in de verhouding van 87:13. De hardheid neemt toe met het aandeel perliet in ijzerhoudend materiaal.

Perliet is relatief sterk, hard en ductiel, terwijl ferriet zwak, zacht en ductiel is. Het is opgebouwd uit afwisselende lichte en donkere platen.

Deze lagen zijn afwisselend ferriet en cementiet. Wanneer het wordt bekeken met behulp van een microscoop, ziet het oppervlak eruit als een parel, daarom wordt het perliet genoemd. Hard staal is een mengsel van perliet en cementiet, terwijl zacht staal een mengsel is van ferriet en perliet.

Naarmate het koolstofgehalte stijgt tot meer dan 0,2% bij de temperatuur waarbij het ferriet voor het eerst wordt afgestoten uit de austenietdaling totdat, bij of boven 0,8% koolstof, geen vrij ferriet uit het austeniet wordt verwijderd. Dit staal wordt eutectoid-staal genoemd en is qua samenstelling een perlietstructuur.

Aangezien ijzer met verschillende percentages koolstof (tot 6%) wordt verwarmd en gekoeld, zullen de volgende fasen die de lijnen vertegenwoordigen vertellen over de structuur van ijzer, hoe het wordt opgeladen.

Betekenis van transformatielijnen

1. Lijn ABCD

De lijn ABCD geeft aan dat boven deze lijn het smelten is voltooid tijdens het verwarmen van het strijkijzer. Het gesmolten metaal is puur in de liquidusvorm. Onder deze lijn en boven lijn AHJECF is het metaal gedeeltelijk vast en gedeeltelijk vloeibaar.

Het vaste metaal staat bekend als austeniet. Dus de lijn ABCD vertegenwoordigt temperaturen waarbij het smelten als voltooid wordt beschouwd. Buiten deze lijn is metaal volledig in gesmolten toestand. Het is geen horizontale lijn, de smelttemperatuur varieert met het koolstofgehalte.

2. Lijn AHJECF

Deze lijn vertelt ons dat metaal begint te smelten bij deze temperatuur. Deze lijn is niet horizontaal en daarom zullen de smelttemperaturen veranderen met het koolstofgehalte. Onder deze lijn en boven de lijn GSEC is het metaal in vaste vorm en heeft het een austenietstructuur.

3. Lijn PSK

Deze lijn komt voor bij 723°C en is een horizontale lijn en staat bekend als een lagere kritische temperatuurlijn omdat de transformatie van staal bij deze lijn begint. Het koolstofpercentage heeft er geen invloed op, wat betekent dat staal met een verschillend koolstofpercentage bij dezelfde temperatuur zal transformeren.

Het bereik boven de lijn tot GSE staat bekend als het transformatiebereik. Deze lijn vertelt ons dat het staal met koolstof tot 0,8% tot 0,8% tijdens verwarming zal gaan transformeren van ferriet en perliet naar austeniet.

4. Regel ECF

Het is een lijn bij een temperatuur van 1130°C die aangeeft dat voor gietijzer met een C-percentage van 2% tot 4,3%. Onder deze lijn en boven lijn SK, gietijzer heeft austeniet + ledeburiet en cementiet + ledeburite.

Veelgestelde vragen.

Wat is het ijzer-koolstofdiagram?

Het Fe - C-diagram (ook wel het ijzer-koolstoffase- of evenwichtsdiagram genoemd) is een grafische weergave van de respectieve microstructuurtoestanden van de legering ijzer-koolstof (Fe-C), afhankelijk van de temperatuur en het koolstofgehalte. Om dit diagram uit te leggen, moet een inleiding over metaalstructuren en zuiver ijzer worden gedaan.

Hoe lees je een ijzerkoolstofdiagram?

Waarom wordt een ijzerkoolstofdiagram een ​​evenwichtsdiagram genoemd?

Het ijzercarbide wordt de metastabiele fase genoemd. Daarom kan het ijzer-ijzercarbide-diagram, hoewel het technisch gezien metastabiele omstandigheden vertegenwoordigt, worden beschouwd als evenwichtsveranderingen, onder omstandigheden van relatief langzame verwarming en afkoeling.

Wat zijn de fasen in het ijzerkoolstoffasediagram?

Voor het ijzer-koolstoffasediagram zijn de fasevelden van belang de fasevelden ferriet, cementiet, austeniet, ferriet + cementiet, ferriet + austeniet en austeniet + cementiet.

Wat is het koolstofevenwichtsdiagram?

Het ijzer-koolstofevenwichtsdiagram (ook wel het ijzer-koolstoffasediagram genoemd) is een grafische weergave van de respectieve microstructuurtoestanden van de legering ijzer-koolstof (Fe-C), afhankelijk van de temperatuur en het koolstofgehalte.

Wat is het percentage koolstof in eutectoid staal?

Staal met 0,8% C staat bekend als eutectoid staal. De evenwichtsmicrostructuur van eutectoïde staal verkregen bij kamertemperatuur is perliet.

Wat is zacht staal?

Zacht staal is een ferrometaal gemaakt van ijzer en koolstof. Het is een laaggeprijsd materiaal met eigenschappen die geschikt zijn voor de meeste algemene technische toepassingen. Koolstofarm staal heeft goede magnetische eigenschappen vanwege het hoge ijzergehalte; het wordt daarom gedefinieerd als 'ferromagnetisch'.

Waar is staal van gemaakt?

staal, een legering van ijzer en koolstof waarin het koolstofgehalte kan oplopen tot 2 procent (bij een hoger koolstofgehalte wordt het materiaal gedefinieerd als gietijzer). Veruit het meest gebruikte materiaal voor het bouwen van 's werelds infrastructuur en industrieën, wordt gebruikt om alles te fabriceren, van naalden tot olietankers.

Wat is de betekenis van a0-temperatuur in het ijzer-ijzercarbide-diagram?

De A1-lijn is de eutectoïde-temperatuurlijn en is de laagste temperatuur waarbij f.c.c. ijzer kan bestaan ​​onder evenwichtsomstandigheden. Net boven de A1-lijn bestaat de microstructuur uit ongeveer 25 procent austeniet en 75 procent ferriet.

Wat is de kritische temperatuur in het ijzerkoolstofdiagram?

Het is dus de temperatuur die overeenkomt met de gamma + alfa/gamma-fasegrens voor hypo-eutectoïde staal en is een functie van het koolstofgehalte van het staal, aangezien het daalt van 910 deg C bij 0% C tot 727 deg C bij 0,76% C Het wordt ook wel de bovenste kritische temperatuur van hypo-eutectische staalsoorten genoemd.

Wat is de eutectoïde temperatuur in het ijzerkoolstofdiagram?

De eutectische reactie beschrijft de fasetransformatie van een vaste stof in twee verschillende vaste stoffen. In het Fe-C-systeem is er een eutectoïde punt bij ongeveer 0,8 gew.% C, 723°C. De fase net boven de eutectoïde temperatuur voor gewoon koolstofstaal staat bekend als austeniet of gamma.

Wat is het belang van een ijzerkoolstofdiagram?

Het ijzer-koolstof fasediagram wordt veel gebruikt om de verschillende fasen van staal en gietijzer te begrijpen. Zowel staal als gietijzer zijn een mix van ijzer en koolstof. Bovendien bevatten beide legeringen een kleine hoeveelheid sporenelementen.

Is koolstof een FCC?

Koolstof is beter oplosbaar in de FCC-fase, die het gebied "γ" op het fasediagram inneemt, dan in de BCC-fase. Het percentage koolstof bepaalt het type ijzerlegering dat wordt gevormd bij afkoeling uit de FCC-fase, of uit vloeibaar ijzer:alfa-ijzer, koolstofstaal (perliet) of gietijzer.

Hoe weet je of het BCC of FCC is?

Het meest directe verschil tussen FCC- en BCC-kristallen zit in de atomaire rangschikkingen. De kubusvormige structuur met het gezicht gecentreerd heeft een atoom op alle 8 hoekposities en in het midden van alle 6 vlakken. De op het lichaam gecentreerde kubische structuur heeft een atoom op alle 8 hoekposities en een andere in het midden van de kubus.

Is staal een BCC of FCC?

De alfafase wordt ferriet genoemd. Ferriet is een veelvoorkomend bestanddeel van staal en heeft een Body Centered Cubic (BCC) structuur [die minder dicht opeengepakt is dan FCC].

Wat is het ijzer-koolstofevenwicht?

Onder evenwichtsomstandigheden zal pro-eutectoide ferriet worden gevormd in ijzer-koolstoflegeringen die tot 0,8% koolstof bevatten. De reactie vindt plaats bij 910°C in zuiver ijzer, maar vindt plaats tussen 910°C en 723°C in ijzer-koolstoflegeringen.

Wat is perliet in het ijzerkoolstofdiagram?

Pearlite is het eutectoïde mengsel van cementiet en ferriet. IJzerkoolstofevenwichtsdiagram:Het fasediagram van Fe-Fe3C is geen echt evenwicht omdat het ijzercarbide een onstabiele fase is die na langdurige warmtebehandeling uiteenvalt in ijzer en koolstof (de grafietvorm).

Wat is ferriet in het ijzerkoolstofdiagram?

Ferriet staat bekend als α vaste oplossing. Het is een interstitiële vaste oplossing van een kleine hoeveelheid koolstof opgelost in α (BCC) ijzer. De maximale oplosbaarheid is 0,025% C bij 723C en het lost slechts 0,008% C op bij kamertemperatuur. Het is de zachtste structuur die in het diagram voorkomt.

Wat is bijna zuivere ijzerfase?

Zuiver ijzer (α-ijzer, of 'ferriet') ondergaat een verandering in kristalstructuur bij verhitting boven 910 °C, waarbij γ-ijzer of 'austeniet' wordt gevormd.

Waarom is de ACM-lijn steiler dan de A3-lijn?

Acm-lijn is veel steiler dan A3-lijn, wat echter betekent dat de hoeveelheid proeutectoïde cementiet in commercieel staal erg klein is, maar het betekent ook dat verhitting, te veel hoge temperaturen, moet worden gedaan om dit cementiet op te lossen voor volledige homogenisatie van austeniet.