jern-kulstof-diagram

Jern-kulstof-diagram. Diagrammet viser ligevægten mellem faserne ferrit (α), austenit (γ), cementit (K) og smelte (L) ved én atmosfæres tryk. Det kaldes det metastabile diagram, fordi den metastabile cementit ved glødning i længere tid dekomponerer til ferrit og grafit. Ill.: John Fowlie efter Conrad Vogel.

.

Jern-kulstof-diagram, tilstandsdiagram for jern-kulstof-legeringer ved 1 atm, der viser ligevægtstilstanden som funktion af temperaturen og kulstofindholdet. At jern kan opløse kulstof (C) er overraskende. Det varede flere tusinde år, før smede og metallurger blev klar over, at den dybere forskel på jern, stål og støbejern lå i kulstofindholdet. Først ved en kombineret indsats af kemisk analyse, mikroskopering og røntgenanalyse lykkedes det 1890-1920 at kortlægge jern-kulstof-diagrammet. Det er et uvurderligt hjælpemiddel i metallurgien, idet man dog må gøre sig klart, at teknikkens jern, stål og støbejern tillige indeholder silicium og mangan samt evt. svovl, fosfor, chrom, nikkel osv., hvilket på væsentlig måde ændrer diagrammets form.

Diagrammets udseende

Ved høje temperaturer, over smeltekurven ABCD, findes kun én fase, L, en homogen jernsmelte. Rent jern smelter i punktet A; legeringen med lavest smeltepunkt (den eutektiske legering med 4,3% C) smelter i punktet C, næsten 400 °C lavere. I området NJESG er austenit, γ, stabil; den kan opløse indtil 2,1% C, er umagnetisk og meget duktil. Jern og stål smedes og valses i dette område. I det snævre område GPQ er ferrit, α, stabil; den kan kun opløse indtil 0,02% C og er ferromagnetisk under Curietemperaturen 768 °C. I den meget lille trekant AHN er ferrit igen stabil; denne højtemperaturfase kaldes δ. Endelig findes der en metastabil carbidfase, cementit, Fe3C, der danner diagrammets højre side.

Diagrammets øvrige felter viser fasernes indbyrdes ligevægt. Fx findes der inden for GPS blandinger af α- og γ-krystaller, og inden for QPSKL blandinger af α og cementit.

Placeringer i diagrammet

Smedejern, puddeljern og blødt stål har <0,1% C og findes helt til venstre i diagrammet. Konstruktions-, maskin- og sejhærdningsstål har 0,15-0,6% C, og værktøjsstål har 0,5-2% C. Hvidt støbejern har 2,5-4,5% C og ligger omkring det eutektiske punkt. Ved beskrivelsen af gråt støbejern anvendes jern-grafit-diagrammet, der ligner det her viste en del, men indeholder den stabile grafitfase i stedet for den metastabile cementitfase.

Kommentarer

Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig