แผนภาพเหล็ก-คาร์บอน (EKD)

แผนภาพ (EKD) คือแผนที่ที่วางตำแหน่งเหล็กทุกชนิดไว้ แกนนอนคือปริมาณ แกนตั้งคืออุณหภูมิ แผนภาพนี้บอกคุณว่า: ที่อุณหภูมินี้และปริมาณ C เท่านี้ เหล็กของคุณจะมีโครงสร้างจุลภาคแบบนี้

เหล็กบริสุทธิ์ผ่านการเปลี่ยนโครงผลึกสองครั้งเมื่อให้ความร้อน ต่ำกว่า 911 °C มันเป็น — โครงสร้างจุลภาคที่นุ่มและขึ้นรูปได้ดี มีโครงผลึกแบบลูกบาศก์กลางตัว ซึ่งละลายได้น้อยมาก (สูงสุด 0,02 %) ระหว่าง 911 °C ถึง 1392 °C มันกลายเป็น โครงผลึกแบบลูกบาศก์หน้าศูนย์กลาง ซึ่งรับได้มากกว่าอย่างชัดเจน (ถึง 2,06 %) นี่แหละคือจุดสำคัญ: ละลายได้ดีใน แต่ในแทบจะไม่ละลายเลย

ถ้าคุณทำให้เหล็กเย็นตัวลงช้าๆ จะอยากออกจากอีกครั้ง ที่ 723 °C — อุณหภูมิเพิร์ลไลต์ — จะสลายตัวเป็นส่วนผสมละเอียดของและ (เหล็กคาร์ไบด์ Fe₃C) ส่วนผสมเป็นแถบๆ นี้เรียกว่า ที่ 0,8 % คือจุดยูเทคตอยด์: ทั้งหมดจะกลายเป็นในทีเดียว ต่ำกว่านั้น (0,02–0,8 % C) จะเกิดก่อน ส่วนที่เหลือกลายเป็น สูงกว่านั้น (0,8–2,06 % C) จะเกิดที่ขอบเกรนก่อน ส่วนที่เหลือกลายเป็น

ที่ 2,06 % เขตเหล็กสิ้นสุดลงและเหล็กหล่อเริ่มต้น เหล็กหล่อมีมากจนเมื่อแข็งตัวจะเกิดแกรไฟต์หรือเลเดบูไรต์ — เพราะฉะนั้นมันจึงเปราะและหล่อได้ แต่ตีขึ้นรูปไม่ได้

สำหรับคุณในฐานะช่างเชื่อม EKD คือคำอธิบายของทุกสิ่งที่จะเกิดขึ้นในแนวเชื่อม เมื่อ จะให้ความร้อนเหล็กเกิน 900 °C — ทุกอย่างกลายเป็น ถ้าเย็นตัวลงเร็ว จะไม่มีเวลาตกผลึกเป็น แต่โครงผลึกจะเปลี่ยนรูปทันทีและเกิด — แข็งเหมือนแก้ว เปราะ และแตกร้าวง่าย ยิ่งมีมาก ก็ยิ่งแข็งและอันตรายมากขึ้น

เพราะฉะนั้นค่าสองอย่างจึงสำคัญมาก: ปริมาณคาร์บอนกำหนดสูงสุด และอัตราการเย็นตัวกำหนดว่าจะเกิดจริงแค่ไหน ทั้งสองอย่างรวมกันอธิบายว่าทำไมคุณต้องอุ่นแผ่นหนา และเชื่อมเหล็กที่มีคาร์บอนสูงด้วยความระมัดระวังเท่านั้น