Diagrama de echilibru stabila fier-carbon

Diagrama de echilibru stabila fier-carbon

Este cunoscuta si sub denumirea de diagrama fier-grafit si se foloseste pentru studiul fontelor cenusii.

Figura 4.85 Diagrama de echilibru fier-grafit

Fontele cenusii sunt aliaje Fe-C care au in structura si carbon liber (nelegat cu fier in cementita) sub forma de grafit.

In figura 4.85 se reprezinta cu linie continua diagrama stabila comparativ cu diagrama metastabila (fier-cementita) ale carei linii sunt trasate cu linie intrerupta.

Pentru practica prezinta interes fontele cenusii cu un continut de carbon cuprins intre 2,5 si 3,5%, care mai au in compozitie Si, Mn si P.

Structura acestor fonte este formata dintr-o matrice care poate fi alcatuita din perlita, ferita sau perlita + ferita. Grafitul din structura poate sa apara sub forma lamelara (in fontele cenusii obisnuite - figura 5.55), sub forma sferica (in fontele cenusii cu grafit nodular) sau sub forma unor cuiburi (in fontele maleabile). Natura matricei unei fonte cenusii este data de modul in care are loc racirea acestei fonte. Sunt cunoscute doua mecanisme care pot sa explice formarea fontelor cenusii.

Primul mecanism presupune ca solidificarea unei fonte cenusii are loc prin aceleasi reactii ca si in cazul unei fonte albe, dar cementita formata in timpul racirii se descompune imediat intr-o solutie solida si grafit. Acest mecanism foloseste pentru studiul solidificarii diagrama metastabila

Curba de racire si reactia de cristalizare, conform acestui mecanism, pentru o fonta cenusie cu 3% carbon, sunt prezentate in figura 4.87.

Acest mecanism de formare a grafitului explica formarea fontelor cenusii cu matrice feritica si cu matrice perlitica. Pentru a se obtine matrice perlitica, este necesar ca viteza de racire in jurul liniei PSK sa fie ceva mai mare astfel incat sa nu se mai realizeze descompunerea cementitei perlitice in ferita si grafit.

Al doilea mecanism explica formarea fontelor cenusii prin separarea grafitului in timpul racirii.

Solidificarea dupa acest mecanism foloseste diagrama stabila Fe-G. Curba de racire si reactia de cristalizare, conform acestui mecanism, pentru fonta cenusie studiata (cu 3% carbon), sunt cele din figura 4.88.

Figura 5.57 Curba de racire si reactia de cristalizare dupa mecanismul separarii grafitului pentru o fonta cenusie cu 3% carbon

Acest mecanism poate sa explice formarea fontelor cenusii cu matrice feritica.

Fontele cenusii se caracterizeaza printr-o serie de proprietati distincte, datorate prezentei grafitului in structura.

Proprietatile mecanice ale fontelor cenusii sunt determinate de natura matricei, dar si de proportia, dimensiunea, forma si gradul de dispersie al formatiunilor de grafit.

Fontele cu grafit nodular (figura 4.89) se obtin in urma modificarii, respectiv prin adaugarea unor elemente (Ca, Cs) in topitura.

Fontele maleabile (figura 4.90) se obtin in urma unui tratament termic denumit recoacere de maleabilizare, aplicat pieselor turnate care au structura formata din fonta alba.