9. Metastabilní diagram, krystalizace a překrystalizace oceli, výsledná struktura

teploty bodů a čar

A 1538 º C
H-J-B 1495 º C
N 1394 º C
E-C-F 1148 º C
G 911 º C
M-O 760 º C
P-S-K 727 º C
D 1380 º C
E’-C’-F’ 1154 º C
P’-S’-K’ 738 º C

– při teplotách nad ACD jsou všechny slitiny železa a uhlíku v tekutém stavu, – ACD zvané likvidus udávají teploty začátku tuhnutí taveniny, AECF zvané solidus udávají teploty konce tuhnutí, – při teplotách pod AECF jsou slitiny železa a uhlíku v tuhém stavu

– 1.č. – ochlazuje-li se např. ocel s obsahem 0,6 % uhlíku z tekutého stavu začne tuhnout při teplotě odpovídající bodu kde se pomyslná svislice dotkne čáry likvidu, tj. z taveniny se začnou vylučovat krystaly tuhého roztoku uhlíku v železe „gama“, kterým se říká austenit, a to až do teploty odpovídající bodu kde se svislice dotkne čáry solidu kdy je již všechna ocel ztuhlá

– změnila se v austenit který se nemění až do teploty odpovídající bodu na čáře GS kdy se z něho až do teploty odpovídající bodu na čáře PS (727 °C) vylučuje čisté železo „alfa“, zvané ferit, – při teplotě 727 °C se zbylý austenit změní v perlit, tj. směs jemných krystalů feritu a cementitu, – čára GS udává teploty kdy se z austenitu začne vylučovat ferit a to až do teploty 727 °C
– dalším ochlazením se ferit již nemění, – při ochlazování oceli s obsahem uhlíku 0,8 % se austenit nemění až do teploty 727 °C kdy se všechen promění v eutektoid zvaný perlit

– 2.č. – u ocelí s obsahem uhlíku 0,8 % až 2,14 % se z austenitu při teplotách které udává čára SE začnou vylučovat krystaly cementitu (karbidu železa), a to až do teploty 727 °C kdy se zbylý austenit přemění v perlit, kdežto cementit se již nemění, – protože se cementit vyloučil až v tuhém stavu, říkáme mu sekundární čili segregační
– uvedené změny austenitu v perlit však nastanou jen při dostatečně pomalém ochlazování

– 3.č. – u technických ocelí slitin železa s obsahem uhlíku 2,14 % až 4,3 % se do konce tuhnutí všechna tavenina v austenit nezmění a při teplotě 1147 °C, dané čarou EC, její zbytek tuhne v ledeburit a sekundární cementit, – při teplotě 727 °C se austenit změní v perlit, – tavenina s obsahem 4,3 % uhlíku ztuhne najednou při teplotě 1147 °C na eutektikum zvané ledeburit

– 4.č. – z chladnoucí taveniny obsahující 4,3 % až 6,67 % uhlíku se při teplotách daných čarou CD začnou vylučovat krystaly primárního cementitu a to až do teploty 1147 °C kdy zbylá tavenina ztuhne v ledeburit

– čára ECF, zvaná eutektikála, udává teplotu při níž chladnoucí tavenina ztuhne v ledeburit, – čára MOSK udává teploty při nichž ohřívaná slitina ztrácí magnetičnost, – čára PSK, zvaná eutektoidála, udává teplotu 727 °C při níž se z chladnoucí slitiny železa s obsahem uhlíku až do 4,3 % mění zbylý austenit v perlit

– v oblasti teplot nižších než 727 °C se vyskytují různé strukturní složky, – u ocelí s malým obsahem uhlíku, až do 0,77 %, jsou to krystaly feritu a perlitu, – těmto ocelím se říká podeutektoidní, – protože jsou krystaly feritu a perlitu měkké, mají přirozenou měkkost i tyto oceli, – jsou to oceli konstrukční, – jejich významnou vlastností je houževnatost

– oceli s 0,77 % uhlíku jsou složeny jen z jemných krystalů perlitu (eutektoidu), – jsou to oceli eutektoidní neboli perlitické

– oceli obsahující více než 0,77 %, ale nejvýš 2,11 % uhlíku, jsou oceli nadeutektoidní, – jsou složeny z jemných krystalů perlitu a z tvrdých krystalů sekundárního cementitu, mají přirozenou tvrdost a jsou dobře kalitelné, – jsou to oceli nástrojové
– slitina obsahující 4,3 % uhlíku je v pevném stavu složena pouze z krystalů ledeburitu (eutektikum)
– slitiny s větším obsahem uhlíku než 4,3 % jsou složeny z krystalů ledeburitu a primárního cementitu

– litiny jsou poměrně velmi křehké a málo pevné, protože mají velký obsah uhlíku, buď v podobě grafitu (šedá litina), nebo cementitu (bílá litina)

– základní strukturní složky ocelí jsou austenit, ferit a sekundární cementit, – u surových želez a litin je to primární cementit a grafit
– ostatní strukturní složky jsou z těchto základních složeny (např. perlit je složen z jemných krystalů feritu a cementitu) nebo z nich vznikají (např. martenzit rychlým ochlazením austenitu při kalení oceli, temperový uhlík je rozpadem cementitu při temperování odlitků z bílého surového železa apod.), – Ferit je nejměkčí a cementit nejtvrdší součástí technických slitin železa
– krystaly austenitu jsou měkké, houževnaté a tvárné, – proto se těchto vlastností využívá při tváření ocelí za tepla