Диаграмма состояния железо — углерод (EKD)
Карта сталей: что на самом деле происходит при нагреве и охлаждении
AI generated Диаграмма состояния железо — — важнейшая карта материаловедения. Она показывает, какую структуру принимает сталь при данной температуре и данном содержании углерода — и тем самым, почему шов при твердеет. Кто читает EKD, понимает упрочнение, склонность к трещинам и термообработку, а не просто заучивает их.
Диаграмма состояния железо — углерод () — это карта, на которой находится любая сталь. По горизонтальной оси откладывается содержание , по вертикальной — температура. Диаграмма говорит тебе: при этой температуре и этом содержании C твоя сталь имеет именно эту структуру.
Чистое железо при нагреве претерпевает два превращения решётки. Ниже 911 °C это — мягкая, хорошо деформируемая структура с объёмно-центрированной кубической решёткой, которая почти не может растворять (максимум 0,02 %). Между 911 °C и 1392 °C из него получается , гранецентрированная кубическая решётка, которая принимает заметно больше (до 2,06 %). Именно в этом суть: хорошо растворяется в , а в практически нет.
Если охлаждать сталь медленно, хочет снова выйти из . При 723 °C — температуре перлита — распадается на тонкую смесь и (карбида железа Fe₃C). Эта полосчатая смесь называется . При 0,8 % находится эвтектоидная точка: весь разом превращается в . Ниже (0,02–0,8 % C) сначала образуется , остальное становится ; выше (0,8–2,06 % C) сначала по границам зёрен выделяется , остальное становится .
При 2,06 % область стали заканчивается и начинается чугун. В чугуне так много , что при затвердевании образуется графит или ледебурит — поэтому он хрупкий и литейный, но не куётся.
Для тебя как сварщика EKD — это объяснение всего, что происходит в шве. При нагревает сталь выше 900 °C — всё становится . Если затем быстро охлаждается, у нет времени выделиться в виде . Вместо этого решётка скачком перестраивается и образует — твёрдый как стекло, хрупкий, склонный к трещинам. Чем больше , тем твёрже и опаснее .
Поэтому так важны два показателя: содержание углерода определяет максимальную , а скорость охлаждения определяет, сколько её действительно получится. Вместе это объясняет, почему толстые листы подогревают, а высокоуглеродистые стали варят только с осторожностью.