Chemické složení slitin železa Doc. Ing. Bohumil Pacal, CSc., Ing. Lubomír Stránský,CSc. Podklady: 1. Ptáček L. a kol. – Nauka o materiálu II 2. Askeland D. R., Phulé P. P. – The Science and Engineering of Materials 3. Callister, W. D. Jr. – Materials Science and Engineering an Introduction 4. Pluhař, J. a kol. – Nauka o materiálech

Slitiny Fe + C Slitiny Fe + C: Ocel - dle ČSN EN 10020: dle diagramu Fe - Fe3C : oceli a bílé litiny (bílá surová železa) dle diagramu Fe - Cgraf: litiny s lupínkovým grafitem (LLG) litiny s kuličkovým grafitem (LKG) Ocel - dle ČSN EN 10020: - slitina Fe a C, která obsahuje max. 2% C - hmotnostní podíl Fe je větší, jak kteréhokoliv jiného prvku - slitina obsahuje i jiné prvky

Prvky ve slitinách Fe + C Prvky doprovodné ze surovin používaných k výrobě (přecházejí do ocelí i litin v různých fázích jejich výroby) prospěšné škodlivé (nečistoty) Mn, Si, Al P, S, H, O, N Prvky přísadové (legury) Cr, Mn, Ni, Si, Mo, W, V, Nb, Ti, Al, … jsou záměrně přidávány do slitin Fe + C

Rozdělení slitin Fe + C Základní kritérium rozdělení – chemické složení: nelegované legované Obsah přísadových prvků dle ČSN EN 10020 pro legované oceli: Mn > 1,65% Si > 0,50% Cr, Ni > 0,3% , W,V, Al, Mo, > 0,1% (příp. 0,08%), Cu, Pb > 0,4% (Nižší obsahy prvků nejsou v ocelích považovány za přísady)

Doprovodné prvky - prospěšné Mn, Si, Al - charakteristika prvků - obsah prvků ve slitinách Fe-C (oceli, litiny) - vliv na strukturu a vlastnosti slitin Fe-C

Doprovodné prvky – škodlivé (nečistoty) P, S, O, N, H - charakteristika prvků - obsah prvků ve slitinách Fe-C (oceli, litiny) - vliv na strukturu a vlastnosti slitin Fe-C

Přísadové prvky (legury) Cr, Mn, Ni, Si, Mo, W, V, Nb, Ti, Al, Co, Cu, Zr, B, N a Be vliv prvků Chemické složení Struktura Vlastnosti

Přísadové prvky (legury) Cr, Mn, Ni, Si, Mo, W, V, Nb, Ti, Al, Co, Cu, Zr, B, N a Be a) rozpouštějí se v tuhých roztocích: δ-F (delta-ferit), A (austenit), F (ferit) N, H, O, B se rozpouštějí v tuhých roztocích intersticiálně ostatní legující prvky se rozpouštějí substitučně (nahrazují Fe) b) tvoří intermediární fáze sloučeniny určené velikostním faktorem – karbidy, nitridy s jinými kovy intermetalické fáze

Rozdělení prvků dle vztahu k uhlíku Prvky karbidotvorné (Fe), Mn, Cr, W, Mo, V, Zr, Nb, Ta, Ti Prvky grafitotvorné (netvoří karbidy) Si, Al, Ni, Co

Intermediární fáze Karbidy Nitridy Karbidotvorné prvky: a) částečně se rozpouští v cementitu (Fe3C), nahrazují Fe b) tvoří karbidy - speciální (jednoduché), např. TiC, Mo2C, NbC ap., - komplexní (složité), např. (CrFe)7C3, (FeMn)7C3, (CrFe)23C6, (FeW)6C Nitridy a) v nelegovaných ocelích se vylučují z  dusíkem přesycených roztoků (austenitu, feritu) - vznikají nitridy železa (Fe16N2, Fe4N) b) v legovaných (mikrolegovaných) ocelích vznikají speciální nitridy - např. AlN, CrN, VN, TiN, NbN

Vliv prvků na typ tuhých roztoků ve slitinách Fe - C Prvky austenitotvorné a) otevírají oblast austenitu Ni, Mn, Co b) pouze rozšiřují oblast austenitu C, N, Zn Prvky feritotvorné a) uzavírají oblast austenitu Cr, Si, Al, W, Mo, V, Ti b) pouze zužují oblast austenitu Ta, Zr, B, S, Ca, O

Vliv prvků na podmínky eutektoidní přeměny ve slitinách Fe - C Prvky austenitotvorné a) snižují teplotu eutektoidní přeměny b) ovlivňují koncentraci uhlíku v eutektoidním bodě Prvky feritotvorné a) zvyšují teplotu eutektoidní přeměny

Vliv prvků na vlastnosti slitin Fe - C - mechanické vlastnosti (Mn, Si, Ni, Mo,V, W, Cr) Např. tvrdost a pevnost feritu - procesy tepelného zpracování (Cr, Ni, Mn, Mo, V, Si) - fyzikální vlastnosti – elektrické a magnetické (Si) - odolnost proti opotřebení V, Cr, W, Mo - růst zrna za vyšších provozních teplot (Al, Nb, V, Ti) - žáropevnost (Cr, Mo, W, V) - korozivzdornost (Cr, Ni, Mo, Si, Cu) - žáruvzdornost (Cr, Si, Al)