Jern-kulstof-diagrammet (EKD)
Stålenes landkort: Hvad der virkelig sker ved opvarmning og afkøling
AI generated Jern--diagrammet er materialelærens vigtigste kort. Det viser dig, hvilken struktur et stål antager ved hvilken temperatur og hvilket kulstofindhold — og dermed, hvorfor sømmen hærder ved . Den, der læser EKD, forstår hærdning, revnetilbøjelighed og varmebehandling i stedet for blot at lære det udenad.
Det (EKD) er det landkort, hvor hvert stål er placeret. På den vandrette akse står -indholdet, på den lodrette temperaturen. Diagrammet fortæller dig: Ved denne temperatur og dette C-indhold har dit stål præcis denne struktur.
Det rene jern gennemgår to gitteromdannelser ved opvarmning. Under 911 °C er det — en blød, let formbar struktur med kubisk rumcentreret gitter, som næsten ikke kan opløse (maksimalt 0,02 %). Mellem 911 °C og 1392 °C bliver det til , et kubisk fladecentreret gitter, som optager betydeligt mere (op til 2,06 %). Det er netop omdrejningspunktet: er let opløseligt i , i praktisk taget ikke.
Afkøler du et stål langsomt, vil forlade igen. Ved 723 °C — perlittemperaturen — nedbrydes til en fin blanding af og (jernkarbid Fe₃C). Denne stribede blanding kaldes . Ved 0,8 % ligger det eutektoide punkt: Al bliver på én gang til . Under det (0,02–0,8 % C) dannes først , resten bliver ; over det (0,8–2,06 % C) dannes først ved korn grænserne, resten bliver .
Ved 2,06 % slutter stålområdet, og støbejernet begynder. Støbejern har så meget , at der ved størkning dannes grafit eller ledeburit — derfor er det sprødt og støbbart, men ikke smedeligt.
For dig som svejser er EKD forklaringen på alt, hvad der sker i sømmen. Ved opvarmer stålet over 900 °C — alt bliver . Afkøler derefter hurtigt, har ikke tid til at udskille sig som . I stedet klapper gitteret pludseligt om og danner — glashårdt, sprødt, revnetilbøjeligt. Jo mere , jo hårdere og farligere er .
Derfor er to nøgletal så vigtige: Kulstofindholdet bestemmer den maksimale , og afkølingshastigheden bestemmer, hvor meget der faktisk dannes. Begge dele forklarer, hvorfor du forvarmer tykke plader og kun svejser højkulstofstål med forsigtighed.