Wykres żelazo-węgiel (EKD)
Mapa stali: co naprawdę dzieje się podczas nagrzewania i chłodzenia
AI generated Wykres żelazo- to najważniejsza mapa w nauce o materiałach. Pokazuje ci, jaką strukturę przyjmuje stal przy danej temperaturze i zawartości węgla — a więc i dlaczego spoina twardnieje przy . Kto czyta wykres Fe-C, ten rozumie hartowanie, skłonność do pęknięć i obróbkę cieplną, zamiast wkuwać je na pamięć.
Wykres (Fe-C) to mapa, na której leży każda stal. Na osi poziomej jest zawartość , na pionowej temperatura. Wykres mówi ci: przy tej temperaturze i tej zawartości C twoja stal ma dokładnie taką strukturę.
Czyste żelazo przy nagrzewaniu przechodzi dwie przemiany sieci. Poniżej 911 °C jest — miękką, dobrze odkształcalną strukturą o sieci regularnej przestrzennie centrycznej, która prawie nie rozpuszcza (maksymalnie 0,02 %). Między 911 °C i 1392 °C powstaje z tego , sieć regularna ściennie centrowana, która przyjmuje znacznie więcej (do 2,06 %). I to jest właśnie sedno: dobrze rozpuszcza się w , a w praktycznie wcale.
Gdy chłodzisz stal powoli, chce znowu wyjść z . Przy 723 °C — temperaturze perlitu — rozpada się na drobną mieszaninę i (węglik żelaza Fe₃C). Ta pasmowa mieszanina nazywa się . Przy 0,8 % leży punkt eutektoidalny: cały zamienia się za jednym razem w . Poniżej (0,02–0,8 % C) powstaje najpierw , reszta staje się ; powyżej (0,8–2,06 % C) najpierw tworzy się na granicach ziaren, reszta staje się .
Przy 2,06 % kończy się obszar stali i zaczyna się żeliwo. Żeliwo ma tyle , że przy krzepnięciu powstaje grafit albo ledeburyt — dlatego jest kruche i nadaje się do odlewania, ale nie do kucia.
Dla ciebie jako spawacza wykres Fe-C to wyjaśnienie wszystkiego, co dzieje się w spoinie. Przy nagrzewa stal powyżej 900 °C — wszystko staje się . Jeśli szybko się schłodzi, nie ma czasu wydzielić się jako . Zamiast tego sieć gwałtownie się przebudowuje i tworzy — twardy jak szkło, kruchy, podatny na pęknięcia. Im więcej , tym twardszy i groźniejszy .
Dlatego dwa wskaźniki są tak ważne: zawartość węgla określa maksymalną , a prędkość chłodzenia określa, ile jej faktycznie powstanie. Oba razem wyjaśniają, dlaczego podgrzewasz grube blachy i spawasz stale o wysokiej zawartości węgla tylko z ostrożnością.