Rauta-hiilipiirros (EKD)
Terästen kartta: mitä kuumennuksessa ja jäähdytyksessä todella tapahtuu
AI generated Rauta--piirros on materiaalitieteen tärkein kartta. Se näyttää, minkä rakenteen teräs saa missä lämpötilassa ja hiilipitoisuudessa — ja siten, miksi sauma kovettuu . Joka osaa lukea EKD:tä, ymmärtää kovettumisen, halkeamisherkkyyden ja lämpökäsittelyn sen sijaan, että opettelisi ne ulkoa.
(EKD) on kartta, jolle jokainen teräs on sijoitettu. Vaaka-akselilla on , pystyakselilla lämpötila. Piirros kertoo sinulle: tässä lämpötilassa ja tällä C-pitoisuudella teräksesi rakenne on juuri tämä.
Puhdas rauta käy läpi kaksi hilamuutosta kuumennettaessa. Alle 911 °C:ssa se on — pehmeä, hyvin muovautuva rakenne, jossa on tilakeskeinen kuutiollinen hila, joka pystyy liuottamaan vain vähän (enintään 0,02 %). Välillä 911 °C ja 1392 °C siitä tulee , pintakeskeinen kuutiollinen hila, joka ottaa selvästi enemmän (jopa 2,06 %). Juuri tässä on koko jutun ydin: liukenee hyvin , mutta ei käytännössä lainkaan .
Kun jäähdytät terästä hitaasti, haluaa poistua . 723 °C:ssa — perliittilämpötilassa — hajoaa hienoksi seokseksi, jossa on ja (rautakoppi Fe₃C). Tätä juovamaista seosta kutsutaan . 0,8 %:n on eutektoidipiste: koko muuttuu kerralla . Sen alapuolella (0,02–0,8 % C) syntyy ensin , lopusta tulee ; sen yläpuolella (0,8–2,06 % C) muodostuu ensin raerajoille, lopusta tulee .
2,06 %:n teräsalue päättyy ja valurauta alkaa. Valuraudassa on niin paljon , että jähmettyessä syntyy grafiittia tai ledeburiittia — siksi se on haurasta ja valettavaa, mutta ei taottavaa.
Sinulle hitsaajana EKD selittää kaiken, mitä saumassa tapahtuu. kuumentaa teräksen yli 900 °C:een — kaikesta tulee . Kun jäähtyy nopeasti, ei ole aikaa erottua . Sen sijaan hila kääntyy äkkiä ja muodostaa — lasinkovaa, haurasta, halkeamaherkkää. Mitä enemmän , sitä kovempaa ja vaarallisempaa on.
Siksi kaksi tunnuslukua ovat niin tärkeitä: hiilipitoisuus määrää suurimman , ja jäähtymisnopeus määrää, kuinka paljon sitä todella syntyy. Molemmat yhdessä selittävät, miksi esilämmität paksuja levyjä ja hitsaat korkeahiilisiä teräksiä vain varoen.