Fe - C DIAGRAMA: HAREN OSAGAIAK

Fe-C diagramaren bidez, Fe eta C arteko aleazioak zer diren jakin dai- teke edozein tenperatura eta konposiziotan. Guk ikusiko ditugun diagrama gehienetan agertzen zaiguna izango da; hots, egonkorra. Diagrama honetan zementita (Fe&) agertzen zaigu; berez, nahiz Fe3C metaegonkorra izan eta urte batzuk behar dituen arren, azkenean Fe eta grafito bihurtzen da. Beraz, guk diagrama metaegonkor honi orekakoa esan arren, benetan orekakoa Fe- grafito dugu, eta ez Fe-Fe3C.

Diagrama honetan zatiketarik egiten badugu, altzairu eta fundizio arteko zatiketa egin dezakegu: Fe barneko karbonoa O/O 2,11 baino gutxiago baldin bada, altzairuak lortzen ditugu; gehiago baldin badago, fundizio txuriak deri- tzaie.

Burdinazko atomoak bi eratara jar daitezke materia osatzen hasteko:

a l Fey Austenita: Fey-an, burdinazko atomoek aurpegietan erdiraturiko sare kubikoa betetzen dute, eta kuboko erpinetan eta aurpegietako erdigu- neetan ipintzen dira.

b) Fea Ferrita: Fea-an burdinazko atomoak kuboan erdiraturiko sare kubikoa betetzen du eta kuboko erdigune eta erpinetan ipintzen dira.

Diagrama metaegonkorrean agertzen zaizkigun osagaiak hauek dira: Aus- tenita, Ferrita, Fe,C (Zementital Fe6 eta hauen arteko bi konposatu berezi: Perlita eta Ledeburita.

AUSTENITA: Fey-an karbonozko ezarpeneko soluzio solidoa da. Fe-C al- tzairuetan 7250 eta 1495OC artean agertzen zaigu; ingurugiroko tenperaturan,

ez badiegu aleatzen hori itzurtzeko egongaitza da eta tratamendu termikoko hondar-austenita baizik cz dugu aurkituko.

Fey-ko sare barncan, karbonoko atoinoak bui-dinazlco atomoak baiiio askoz ere txikiagoak izanik, sarcko huts hauiidietan (hots, alde erditan) sartzen dira: jarrera honi ezarpeneko soluzio solicloa esaten zaio.

1. irudira begiratren badugu, kubo batean Fe-ko atomoko-kopurua 1 1

8 x --- + 6 x - - -= 4 atomo/ltubo da, eta karbonozkoa yehienik (zulo 8 2

12 guztiak beteta badaude) - + 1 = 4 ; beraz, atomo-kopurua berdina

4 (pisuaz bihurtzen badugu O/O C = 18 010) izan daiteke, baina ez du horrela jokatzen baizik eta O/O 2,11 baino gehiago ez da sartzen.

Hau adierazteko. zulovn neurria kalkula dezagun:

Aurpegietako diagrametatik ebakitzen badugu 2. irudian agertzen zaiguii jarrera izango dugu.

a = 2 r F , + r ,,,, a l f 2 = 4 r , , rhuts

= 0,414 eta tauletan r,, eta r, begiratzen r ~ e

c

badugu, = 0,63 ikusiko dugu. r ~ r

Beraz hutsuneak karbono-atomoak baino txikiagoak dira eta ezin da kar- bono-atomorik sartu sarea itxuragabetu gabe. Horregatik, ezin dira hutsune guztiak bete eta O/O C gehiena ere ez da Oí0 18 (atomoak 1:1), askoz txikiagoa (% 2 , l l ) baizik.

Austenita biguna eta hauskorra da. Altzairu artean, trakzio-erresistentzia 88-105 kg/mm, luzapena 60-30 %. Ferrita bihurtzen denean, ikusiko dugunez, bolumena gehitzen du eta pitzaduren arriskua sor daiteke.

FERRITA: Fea-an karbonoko ezarpeneko soluzio solidoa da. lngurugiroko tenperaturatik 727" C arte agertzen zaizkigu altzairu eta fundizioetan, oso hozketa azkarra ez badiegu ematen.

Fey-an bezala, karbono-atomoak burdin atomoak baino txikiagoak izanik, burdin arteko hutsetan sartzen dira (ezarpenal; baina ez dira inoiz burdinaren lekuan jartzen [ordezketa).

3. irudian ikus daitekeenez, karbono-atomoak sare barnean dauden hu- tsune zabaletan (hots, alde erdietanl jartzen dira, marrazkian ikus daitekeen

bezala. Fe-ak nahiz eta fe baino huts gehiago eduki, honek baino karbono gu- txiago arnetitzen du sare barnean, hutsak, ikusiko dugunez, hemen txikiagoak direlako.

Kuboko aldea a baldin bada.

'-huts r c Orduan = 0,154 baina ikusi dugunez = 0,63

'-,e

3. lrudia

4. lrudia

Beraz karbono atomoa hutsa baino askoz haundiagoa da. Zaila izango da harentzat barnean sartzea, austenitan baino oraindik zailago. Horrega- tik, nahiz eta huts guztiak bete, gehienez O/O C=39,12 O/O da. Benetan, gehiena O/O 0.0218 dugu; oso giitxi. Gainera, tenperaturekin gutxitu egiten da eta ingurugiroko tenperaturan ez dago ia ezer.

Fey-ko sarea, Fea-koa baino trinkoagoa da. Hutsetako bolumena txikiagoa. Horregatik, tratamendu termikotan austenita ferrita bihurtzen denean, haun- ditu egin behar du; eta hozketa azkarragoa bada, gero eta arrisku haundiagoa izango dugu pitzadurak sortzeko.

Ferrita biguna eta hauskorra da. Bere trakzio-erresistentzia 28 kg/mm2 luzapena: 35 O/O, hots, austenita ferrita baino gogorragoa da; 770" pean.

ZEMENTITA: Fe,C formula duen eta altzairutan bilatzen den konposatu kimikoa da. Sistema ortorronbikoan kristalizatzean da. Berez oso gogorra eta hauskorra da. Karbonoa pisuz ehuneko 6,67 du. Diagrama metaegonkorrean Fe-C-n agertzen da. Hozketa geldiro egiten bada edo grafito-emailerik [Si, Al.) baldin bada, desagertu egiten da Fe eta grafitoa emateko (diagrama egon- korra). Hozketa arruntetan, Fe,C hezala gelditzen da.

PERLITA: Ferrita eta Fe,C konposatuta dagoen eutektoidea dugu. O/O 0,77 duen austenita hozten badugu 727°C-etara aleatzean, ferrita eta zementita bi- hurtzen zaizkigu. Transformazio honi, solido batetik bi solido agertzeari ale- gia, transformazio eutektoidea deritzaio. Horregatik, perlitari eutektoide izena ematen diogu. Mikroskopioz ikusita ferrita eta perlita aldizkaturik dauden ban- detan agertzen zaizkigu. Bere trakzio-erresictentzia = 84 kg/mm2 da; luza- pena 20 O/O.

LEDEBURITA: Austenita eta Fe$-z konposatuta dagoen eutektikoa dugu (eutektiko: likidotik bi solido). Bere konposizioa O/O C = 4,U O/O eta 1.148O C solidotzen da.

Fe&: Egoera likido ondoko Fea-ko aldaketa da. Azalera txikia du Fe-C dia- grama. Garrantzi ere txikia.

Fe-C DIAGRAMA

Fe-C diagramak ( 5 Ir.) tenperatura eta karbonoko portzentu bakoitze- rako ditugun kantitatea, kopuri~a eta konposaketa ematen dizkigu.

Tratamendu termiko edo forjatzeko berorik eman nahi badugu, diagrama honen ezagutzea behar-beharrezkoa dugu, zeren eta fase eta konposaketako aldaketarekin batera bolumena, gogortasuna, forjagarritasuna, karbonoaren beste elementuetako solukortas~ina eta abar aldatzen zaizkigu.

Aztertuko dugun diagrama metaegonkorra izango da; hots, fabrikamis arruntetan erabiltzen den abiadurciz egina dagoena.

Geldi-geldirik hozten badugu, diagrama egonkorra (orekakoal izango du- gu; beraz ez dugu zementitarik izango. grafito baizik. Alderantziz, agudo hoz- ten badugu orekakoak ez diren osagaiak agertuko zaizkig~i: bainita, marten- tsita e.a.

Diagraman ikus daitekeenez, fase bateko bost zati daukagu, Fe,C (zemen- tita) ere, kanpoan egon ai-ren, tartean kontatzen badugu. Fase bateko zatie- talco mugetan bifaseko zatiak azaltzen zaizkigu. Adibidez: ferrita eta auste- nita artean ferrita eta austenitaz osaturilto bifaseko zati bat azalduko zaigu; berdin austenita eta likidoaran artean

Fe-C diagramako traiisformazio seinalagarriak

1 ) Transformazio eutektoidea. Fase solido batetik beste bi fase solido ala alderantziz sortzen duen transformazioari eutektoidea deritzo.

Burdin-Karbmen Oreka-Diagrama

fe 0.5 i U 1.5 2 0 2 5 3 0 3,5 4.0 ( 5 5.0 XdlbOnOd !d

5. lrudia

- 81 -

A solidoa ----, B solidoa + C solidoa B solidoa + C solidoa ---, A solidoa

multzoari eutektoide deritzo. C solidoa

Adibidez, Fe-C diagraman 727°C etan Austenita + Ferrita + Perlita bihurtzen da. Ferrita eta zementitaz osaturiko multzo hau eutektoidea da eta uperlitan du izena.

Perlita, mikroskopioan txandaz ferrita eta zementita eta xaflatan azaltzen zaigu (6 Ir.) txuri eta beltz (erasoa: nital).

2) transformazio eu tektikoa: Fase l i kido batetik beste bi fase solido ala alderantziz sor- tzen duen transformazioari eutektikoa deritzaio.

A likidoa -, B solidoa + C solidoa transformazio eutektikoa

B solidoa + C solidoa + A likidoa \ eta B s o y a

multzoari eutektiko deritzaio. C solidoa

Fe-C diagraman 1148°C etan likidoak . . . Fe Austenita + zementita ema- ten du. Multzo honi ledeburita deritzaio. Oro har Ctik % 4,3 dauka.

ledeburita Ledeburita mikroskopioan auste- nitaren barruan bikor-taldetan azaltzen da (7 Ir.).

7. lrudia

3) Transformazio peritektikoa: fase solido batetik bi fase (bata solidoa eta bestea likidoa) ala alderantziz sortzen dituen transformazioari peritekti- koa esaten zaio.

Ez du garrantzi handirik haren ekintza giro-tenperaturan nabaritzen ez delako.

Fe-C aleazioen egitura

Egitura ezagutzeko, aleazioak likido zirenetik giro-tenperaturaraino izan dituen transformazioak aztertuko ditugu:

11 O/O C < 0,00218 altzairuak: Burdin hutsak deritzaie. Likidotik Fey be- zala solidotzen dira, gero austenita bihur- tuz eta azkenik erabat ferritara pasatzen delarik. 727"Ctik beheruntz ferritan karbo-- nosolugarritasuna gutxituz doa; beraz, kar- bonoak ferritatik alde egin Fe,C (zementi- ta) sortzean. Zementita honi hirugarrena deritzaio, hondar itxura dauka mikrosko- pioan (8 Irud.) eta altzairu hauetan baka- rrik nabaritzen da.

8. lrudia

go da. Ferritaren kan- 9. lrudia

2) 0,00218 < C < 0.09 altzairuak: Fe6 bezala solidotzen dira, eta geroago austenita bi- hurtzen a u s t e n ita eta ferritaren arteko mugara ailegatzen di- renean (Puntu 11 fe- rrita hasten da sor- tzen. (9 Ir.). Ferrita T j - - - - berri honek austeni- ta baino karbono gu- txiago duenez, tenpe- 727t- - - - ratura b e h e r u n t z doan arabera auste- nita karbonoz abe- Fe 0' rasten da. 1

Demagun T, tenpe- raturan a I t z a i ruko karbonoa 2 dela. Al- tzairu h a u 3 kon- posizioko ferrita eta

i Fe#+ fe, C

1 1 I 1 1

4 konposizioko aus- 1 qoo2ie

tenitaz osatua izan- 0,71

titatea 2-4 segmentuaren araberakoa izango da teta austenitarena 2-3 seg- mentuaren araberakoa (4. ir.].

Tenperatura beheruntz doan neurrian, ferrita gehiago sortzen zaigu; eta biak, ferrita eta austenita karbonoz aberastuz doaz 727"Craino. 727"Cean austenitak O/O C=0,77 izango du eta transformazio eutektoidea jasango du; beiaz perlita bihurtuko gaigu. Ferrita, aldiz karbono hasiko da askatzen, baino ferrita bezala iraungo du.

Hortaz, giro-tenperaturan zera izan- go dugu mikroskopioan (10 irud.): perlita + ferrita. 10. lrudia

3) 0,09 < O/O C < 0,017 altzairuak: Ez clira erabat Fez-ra bihurtzen zeren eta geratzen den likidoa eta Fe6-ko zatia transformazio peritektiko jasatzen baitute austenita emanaz. Soberatzen den Fe6 ere austenita bihurtzen da. Hemendik aurrera 2. kasuko transformazioak izango ditugu. Giro-tenperaturan, mikroskopioan, gauza berdina ikusiko dugu; perlita gehiagoarekin halaz ere.

4) 0.17 < '/o c < 0,53 altzairuak: Fe6 bezala hasten da solido- tzea; 1495"Cean trans- formazio peritektikoa egiteko baino likido 14952 gehiago daukagu; or- duan, tenperatura gu- F,& txitzen denean (1 pun- tuan) Fe6 likido za- tiak -, austenita eman- go du eta beste pun- tuan, (2) esate bate- rako, austenita (kopurua 2-3 aren araberakoa eta O/O C 4 puntukoa] eta isurkia (kopurua 2-4aren araberakoa eta O/O C 3 o,l7 0,53

puntukoa) izango dugu. 11. lrudia

5) Puntuan likidoa agortuko zaigu eta hemendik aurrera 2 puntuan ikusi duguna gertatuko da.

Mikroskopioan ferrita eta perlita ere ikusiko dugu, baina geroz eta per- l i ta gehiago, O/O C goraka baitoa.

6) 0,53 < O/O C < 0,77 altzairuak: solidotzean austenita ematen dute; ez daukate transformazio peritektikorik. Seigarren irudian ikus daitekeenez, austenita eta likidoko karbono- portzentaia gormtz doa eta likidoko kantita- tea behera, tenperatura beheruntz doan neurrian laugarren ataleko 4 eta 5 puntu artean gertatzen den bezala. Likido osoa austenita bihurtu denean, bi atalean gertatu dena lortuko dugu.

Mikroskopioan ferrita gutxi izango dugu; eta karbono portzentaia 0,77 baldin bada ez da ferritarik izango, perlita hutsa baizik.

7) 0,77 < O/O C < 2,11 altzairuak: solidotzea 5 atalakoena dute, baina, nola O/O C 0.77 daukaten austenita eta austenita Fe, C arteko mugara ailegatzen direnean [l. irud) austenita kar- bonoa galtzen hasiko da, Fe,C soutzen (bigarren deitzen dena). Geratzen den austenitak betiko transformazio eutektoidea eman- go du, perlita bihurtuz.

Mikroskopioan beraz, perlitan eta bikor mugetan Fe,C xafla txu- ritan aurkituko ditugu (12 ir.]. Gutxitan erabiltzen dira altzairu hauek. 12. lrudia

8) 2,11 < O/O C < 4,3 fundizio txuriak: Fundizioen artean bi mota dau- kagu. bata diagrama m e t a e g onkor mo- duan solidotzen dena eta mikroskopioz iku- sita txuria agertzen dena; hots, fundizio tnciria. Eta beste mo- 4 tokoa fundizio grisa, cliagrama e g o n k o r in o d u an solidotzen cta mikrosl

duan hozten da baino likidoak [4,3 O/O C) transformazio eutektikoa eman- go du, ~ledeburitan emanez.

Ledeburita austenitak betiko prozesua jasango du.

Mikroskopioan zera iku- siko dugu: perlita [austenita- t ik sortuta) eta ledeburita (bere austenitarekin perlita eraldutal .

9) C > 4,3 fundizio txuriak: solidotzen hacten direnean Fe,C ematen dute eta gero likidoak ledeburita. Hurrengo transformazioak 7 atalean bezala- koak izango dira.

J. L. NAZABAL