Studiul Metalografic al Aliajelor Fe-C

Diagrama fier-carbon

În tehnica aliajelor cu cea mai largă utilizare sunt cele ale fierului cu carbonul, la conţinutul de carbon până la cel mult 6,67%. Datorită acestui fapt, diagrama Fe-C nu este analizată toată ci numai prima parte de la 0 – 6,67%.

In aliajele Fe-C carbonul se poate găsi sub formă de soluţie solidă ( ferită, austenită, ferită δ ), sub formă de carbură ( Fe3 C – cementită ) sau sub formă de carbon liber ( grafit ).

Corespunzător formelor de existenţă ale carbonului nedizolvat în soluţiile solide apar două diagrame de echilibru :

- diagrama de echilibru a sistemului nestabil Fe – Fe3 C ( Fe- cementită ) ;

- diagrama de echilibru a sistemului stabil Fe – C ( Fe – grafit ).

Echilibrul în sistemul Fe – Fe3 C este denumit “metastabil” deoarece prin încălzire cementita se descompune în componenetele sale:

Fe3 C → 3 Fe + C(grafit)

La temperatura ambiantă, fazele care compun sistemul Fe – Fe3 C sunt: ferita si cementita. Proporţia şi repartizarea acestor două faze în structură diferă în funcţie de conţinutul de carbon, fapt ce determină variaţia proprietăţilor mecanice şi tehnologice ale aliajelor respective.

După conţinutul de carbon, aliajele din sistemul metastabil Fe – Fe3 C se împart în două mari categorii:

- oţelur, care conţin până la 2,11 C;

- fonte, cu un conţinut de carbon cuprins între 2,11% şi 6.67%.

în funcţie de procentul de C ( poziţia în diagrama în raport cu punctul S – punctul eutectoid ) oţelurile se împart în 3 clase:

- oţeluri hipoeutectoid, ce conţin până la 0.77% C şi la temperatura ambiantă prezintă o structură alcătuită din ferită şi perlită; oţeluri cu procentul de C sub 0,0218% au structura constituită din ferită şi cementită terţiară;

- oţeluri eutectoide, care conţin 0,77% C şi au la temperatura ambiantă o structură formată numai din perlită;

- oţeluri hipereutectoide, care au procentul de carbon cuprins între 0,77% si 2,11% şi a căror structură, la temperatura ambiantă este alcătuită din perlită şi cementită secundară.

La rândul lor, după conţinutul de carbon ( poziţia în diagramă în raport cu punctul C – punct eutectic ) fontele din sistemul Fe – Fe3 C se clasifică:

- fonte albe hipoeutectice, care conţin între 2,11% şi 4,3% C şi la temperatura ambiantă prezintă o structură alcătuită din perlită, cementită secundară şi ledeburită;

- fonte albe eutectice, ce conţin 4,3% C şi a căror structură la temperatură ambiantă, este formată numai din ledeburită;

- fonte albe hipereutectice, cu un conţinut de C cuprins între 4,3% şi 6,67%, având la temperatura ambiantă o structură alcătuită din ledeburită şi cementită primară.

Fontele din sistemul Fe – Fe3 C se numesc fonte albe datorită aspectuli argintiu al rupturii, determinat de prezenţa masivă a cementitei.

La temperatura ambiantă, în aliajele din sistemul metastabil Fe – Fe3 C pot fi întâlnite două faze ( constituienţi omogeni ), ferita şi cementita şi două amestecuri mecanice ( constituenţi eterogeni ): perlita şi ledeburita.

Constituenţi omogeni

Ferita este o soluţie solidă interstiţială de C care conţine maxim 0,0218% C la 727oC şi aprox. 0.002% C la temperatura ambiantă. Proprietăţile feritei conferă oţelurilor plasticitate şi tenacitate. Ferita prezintă rezistenţă scăzută la rupere, o duritate mică şi o alungire mare. Ferita cristalizează în sistemul cubic cu volum centrat ( CVC ) şi este magnetică.

La microscop ferita apare, după atac cu nital, de culoare albă – galbenă, fie cu un aspect de grăunţi alotriomorfi în oţelurile hipoeutectice cu un conţinut de până la 0,5%C, fie sub formă de reţea în oţelurile hipoeutectice cu mai mult de 0,5% C.