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