Giản đồ sắt-cacbon (EKD) — Khoa học vật liệu

Giản đồ (EKD) là bản đồ mà mọi loại thép đều được định vị trên đó. Trục ngang biểu thị hàm lượng , trục dọc biểu thị nhiệt độ. Giản đồ cho bạn biết: Ở nhiệt độ này và hàm lượng C này, thép của bạn có chính xác tổ chức này.

Sắt nguyên chất trải qua hai lần chuyển biến mạng tinh thể khi nung nóng. Dưới 911 °C nó là — tổ chức mềm, dễ biến dạng với mạng lập phương tâm khối, hầu như không thể hòa tan (tối đa 0,02 %). Từ 911 °C đến 1392 °C nó biến thành , mạng lập phương tâm mặt, hòa tan được nhiều hơn hẳn (đến 2,06 %). Đó chính là điểm mấu chốt: hòa tan tốt trong , nhưng thực tế không hòa tan trong .

Nếu bạn làm nguội thép từ từ, muốn thoát ra khỏi trở lại. Ở 723 °C — nhiệt độ perlit — phân hủy thành hỗn hợp mịn của và (cacbua sắt Fe₃C). Hỗn hợp dạng dải này gọi là . Ở 0,8 % là điểm cùng tích: Toàn bộ biến thành ngay lập tức. Dưới mức đó (0,02–0,8 % C) hình thành trước, phần còn lại thành ; trên mức đó (0,8–2,06 % C) tạo thành trước tại biên giới hạt, phần còn lại thành .

Ở 2,06 % vùng thép kết thúc và gang bắt đầu. Gang có quá nhiều đến nỗi khi đông đặc tạo ra graphit hoặc ledeburit — vì vậy nó giòn và đúc được, nhưng không rèn được.

Với bạn là thợ hàn, EKD giải thích mọi thứ xảy ra trong mối hàn. Khi , nung thép lên trên 900 °C — mọi thứ thành . Nếu nguội nhanh sau đó, không có thời gian tiết ra thành . Thay vào đó, mạng tinh thể đột ngột chuyển biến và tạo thành — cứng như thủy tinh, giòn, dễ nứt. Càng nhiều , càng cứng và nguy hiểm.

Vì vậy hai chỉ số rất quan trọng: Hàm lượng cacbon quyết định tối đa, và tốc độ nguội quyết định bao nhiêu trong số đó thực sự hình thành. Cả hai cùng giải thích tại sao bạn phải nung nóng trước tấm dày và chỉ hàn thép có hàm lượng cacbon cao với sự thận trọng.