GIẢN ĐỒ PHA SẮT CARBON (Fe – Fe3C)

GIẢN ĐỒ PHA SẮT CARBON (Fe – Fe3C)
Hiểu theo nghĩa đơn giản, thép là hợp kim của sắt (Fe) và Cacbon ©. Giản dồ pha Fe-C là một loại giản đồ phức hợp mà trong đó thép là một thành phần trong giản đồ này, nhưng ở đây ta chỉ quan tâm tới hàm lượng Fe3C không qúa 7%, với hàm lượng Fe3C lớn hơn giá trị này sẽ không có ý nghĩa sử dụng.




Giản đồ pha sắt cacbon
Các pha trong giản đồ pha Fe-Fe3C
a-Ferrit – dung dịch rắn của C trong Fe mạng BCC
• là trạng thái ổn định ở nhiệt độ phòng
• hàm lượng C hoà tan tối đa khoảng 0,022%
• nhiệt độ chuyển biến thành (Fe mạng lập phương tâm mặt-FCC) tại nhiệt độ 912C.
Austenit dung dịch rắn của C trong Fe mạng lập phương diện tâm (BCC)
• hàm lượng C hòa tan tối đa trong Fe là 2,14%
• nhiệt độ chuyển biến sang Ferrit mạng lập phương thể tâm là 1395C.
• là tổ chức không ổn định khi làm nguội nhanh xuống dưới đường chuyển biến cùng tích A1 – 727C
d-Ferrit dung dịch rắn của C trong Fe mạng lập phương thể tâm (BCC)
• có cấu trúc tương tự vơí a-Ferrit
• là tổ chức ổn định ở trên nhiệt độ 1394C
• nóng chảy ở nhiệt độ 1538C.
Fe3C (Cacbit hay Xêmentít(Xê))
• Đây là hợp chất liên kim giả ổn, nó tồn tại ở dạng hợp chất ở nhiệt độ phòng, nhưng chúng bị phân huỷ thành alpha-Fe và C-graphit (rất chậm, trong vòng một vài năm) khi giữ chúng ở nhiệt độ 650-700C
Dung dịch Fe – C ở trạng thái lỏng
Một dạng đầy đủ khác của giản đồ pha Fe-Fe3C
Một vài nhận xét về hệ Fe-Fe3C
C chiếm một lượng nhỏ như tạp chất xen kẽ trong sắt ở dạng các pha a, b, g trong sắt.
Lượng hoà tan cacbon tối đa trong pha a-BCC là 0,022% ở 727C, do mạng lập phương tâm khối có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) nhỏ hơn so với mạng lập phương tâm mặt. Lượng C hoà tan trong Austenite (mạng lập phương tâm mặt) là 2,14% ở 1147C do mạng này có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) lớn hơn so với mạng lập phương tâm khối.
*Cơ tính: Xêmentít có tính cứng dòn, khi có mặt trong thép sẽ làm tăng bền cho thép. Cơ tính còn phụ thuộc độ hạt hay cấu trúc vi mô cũng như tương quan giữa F và Xê.
*Từ tính: Ferrit có từ tính ở nhiệt độ dưới 768C (còn gọi là nhiệt độ Curie), Austenite hoàn toàn không có từ tính.
Phân loại: dựa vào các đặc điểm trên ta phân ra làm ba loại hợp kim như sau:
• Sắt non: chứa hàm lượng C dưới 0,008% trong pha a-Ferrite ở nhiệt độ phòng.
• Thép: chứa hàm lượng C từ 0,008% – 2,14% (thường <1%) tổ chức gồm a-ferrite và Xê ở nhiệt độ thường.
• Gang: chứa hàm lượng C từ 2,14 – 6,17% (thường < 4, 5% C)