Järn-koldiagrammet
Rent järn förekommer i två olika tillstånd.
a) Ferriten- Har egenskaperna:
· C-halter under 0,05 %
· Skapas i värme under 911 ° C
· Kan betraktas som ett antal kuber. I varje kubhörn och kubcentrum
finns en atom. Dvs nio atomer per kub.
· Kuben är mindre än austenitkuben
b) Austenit har egenskaperna
· C-halter mellan 0-2 %
· Skapas i värme över 911 ° C
· Kan också betraktas som ett antal kuber. I varje kubhörn och kubsida
finns en atom . Dvs 14 atomer per kub.
· Dessa kuber är större än ferritkuberna.
En tredje fas på järn-kolblandning är cementit. Detta är en kemisk förening mellan
och kol och har formeln FE3C. Vid kolhalter över 0,85 % och temperaturer över
721 ° C bildas en blandning av austenit och cementit. Om man vill ha ren cementit
är man dock tvungen att ha en kolhalt på 6,7 %. Cementit har de egenskaperna att
det är mycket hårt.
Om temperaturen sjunker under 721 ° så omvandlas all austenit till perlit. Perlit är en skivformad blandning av ferrit och cementit. Därför kallas fasen ibland lamellär perlit.
Vid höga kolhalter består stålet mest av perlit. Ju mindre kol stålet har desto större blir
ferrithalten. Vid en kolhalt på 0,85 % finns det ingen perlit kvar utan ämnet består nu
endast av ferrit.
Hårdheten :
· Ferriten är mycket mjuk
· Perliten är relativt hård
· Cementiten är mycket hård
Stål har olika egenskaper under, vid och över 0,85 % C
Därför har man lagt in olika begrepp för dessa stål.
· Över 0,85 % C-halt kallas övereutektoida
· Vid 0,85 % C-halt kallas eutektoida
· Under 0,85 % C-halt undereutektoida
Värmebehandling av stål
Normalisering
Om stål upphettas mycket växer austenitkornen. Ju högre temperatur och ju längre tid. Desto större blir kornen. När stålet sedan svalnat bildas det av austenitkornen ferrit-, perlit och cementitkorn. Med stora korn blir
stålet hårt men också sprött. Detta vill man helst undvika. Man kan nu förminska
kornen genom normalisering. Vid normalisering uppvärms stålet 20-30 ° C in på austeniyorådet då kolhalten har stor betydelse. Vi tar ett ex.
Om kolhalten är 0,4 % följer man diagrammet upp och når då en temperatur på 800 ° C. Lägg då till 20-30 ° så har du normaliseringstemperaturen.
Sedan avkyls stålet sakta och på så sätt blir stålets korn mindre och får då större hållfasthet.
I praktiken förekommer normalisering i dessa fall :
· Stålgjutgods, där kornstorleken kan vara stor efter gjutningen
· Efter smidning, som kan ge korntillväxt.
· Detaljer som arbetar i värme, t.ex. lyftkrokar i gjuterier.
Mjukglödgning
Kolstål innehåller perlit och vid höga kolhalter även cementit. Stålet blir så hårt att nästan är omöjligt att bearbeta det med skärande verktyg. För att man däremot ska kunna bearbeta stålet utförs mjukglödging på stål med mer än 0,5 % C halt.
För undereutektoida stål sker mjukglödgning genom att upphetta det till 700 ° C. Stålet hålls vid denna temperatur några timmar och kan sedan avkylas så att det blir mjukare och lättare att bearbeta.
Övereutektoida stål upphettas till ca 750 ° C. Temperaturen måste här vara högra för att även cementiten ska omvandlas. Sedan måste stålet svalna långsamt. Om inte detta görs bildas åter lamellär perlit.