Diagram Fe-Fe3C, Fe-C

Stabilní a metastabilní diagram

Čisté železo

Chemický prvek železo je polymorfní kov, při normální teplotě má čisté železo mřížku bcc, je
feromagnetické a označuje se Feα;

¨  při dosažení tzv. Currieho teploty 768° C se železo stane paramagnetickým; stále má  mřížku bcc
a označuje se Feβ;

¨  k první překrystalizaci  bcc ® fcc  dochází při teplotě 910° C a vzniká Feγ;

¨  druhá překrystalizace  fcc ® bcc  nastane při 1394° C a získáme Feδ;

¨  při teplotě 1538° C dochází ke změně skupenství – Fδ na taveninu.







Čisté železo



Čisté železo je podobně

jako jiné čisté kovy velmi

měkké, dobře tvárné a

má malou pevnost.



Polymorfie Fe.



Soustava Fe a C

    Přidáme-li uhlík do čistého železa (i ve velmi malém množství), získáme materiál, který se
svými vlastnostmi výrazně liší od čistého železa.









Soustava Fe a C

    Vzhledem ke své polymorfii tvoří železo s uhlíkem tři typy intersticiálního tuhého roztoku:

¨  C + α Fe  = ferit.

¨  C + γ Fe  = austenit,

¨  C + δ Fe  = δ ferit.

   Karbid železa Fe3C (cementit) je intersticiální chemická sloučenina obsahující 6,687 hm.% C.
Krystalizuje v mřížce ortorombické (a ¹ b ¹ c, a = b= g = 90°) a nemá alotropické přeměny. Jeho
teplota tání je kolem 1380°C. Karbid  železa je metastabilní fáze (rozklad na grafit).







Soustava Fe a C

    Grafit je stabilní forma čistého uhlíku krystalizující v mřížce šesterečné. Jeho teplota tání
je kolem 3700°C.

Soustavy železa a uhlíku lze rozdělit na:

¨  Metastabilní - v níž je uhlík přítomen jako karbid železa Fe3C – cementit.

¨  Stabilní - ve které je uhlík ve formě grafitu.





Metastabilní soustava Fe a C

Fáze – skládá se z atomů jednoho nebo více prvků (např. fáze austenit je tuhý roztok uhlíku v γ Fe.

Struktura (strukturní směs) – skládá se z několika fází (např. struktura eutektika se skládá z fází
austenitu a cementitu).

eutektikum – produkt eutektické reakce a je to směs austenitu a cementitu (ledeburit).

eutektoid – produkt eutektoidní reakce a je to směs feritu a cementitu . (perlit).

cementit – intersticiální chemická sloučenina Fe3C.

Metastabilní soustava Fe - Fe[3]C
- strukturní popis











Metastabilní soustava Fe - Fe[3]C
- fázový popis























Stabilní soustava Fe - C











Pseudobinární soustava Fe-C-Si (2%Si)











Závěr

Literatura:

[1] Askeland, D.R. The Science and Engineering of Materials. Chapman & Hall, 1996.

[2] Ptáček a kol. Nauka o materiálu I a II. CERM, 2003, 520+396 s.

[3] Hluchý, M., Kolouch, J. Strojírenská technologie 1. Scientia, 2007, 266 s.

[4] internet <http://ime.fme.vutbr.cz/vyukazs.html>

[5] internet < http://ime.fme.vutbr.cz/studijni opory.html >