DIAGRAMMA DI STATO Fe - C

Documenti analoghi
Metallurgia I Diagramma di fase Fe - C

Mtll Metallurgia Diagramma di fase Fe - C

Leghe Fe-C acciai ghise ferro commercialmente puro acciaio 1,2%,

I DIAGRAMMI DI STATO. DIAGRAMMI DI STATO diagrammi di equilibrio

Corso di Laurea in Ingegneria Edile. Materiali metallici e leghe metalliche. Leghe del ferro: acciai e ghise.

Materiali metallici comuni sono policristallini!

IL DIAGRAMMA FERRO - CARBONIO. Prof. Michele Burgarelli

Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Soluzione Esercitazione IV Prof. Dott. Bernhard Elsener

Tecnologia Meccanica Proff. Luigi Carrino Antonio Formisano Diagrammi di stato

Domanda: Qual è la differenza fra stati di equilibrio stabile e metastabile?

Introduzione ai trattamenti termici

Diagramma ferro cementite

Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Soluzione Esercitazione IV Prof. Dott. Bernhard Elsener

Ghise. LEGHE Fe-C ( %); Leghe da fonderia (contengono Si fino al 3%); Basso costo.

Diagramma Fe-C. Fe 3 C 3Fe +C

Lettura Diagrammi di stato

ESERCIZIO 1. E` dato il diagramma di stato Ferro Fe 3 C.

Tecnologia Meccanica Proff. Luigi Carrino Antonio Formisano Ghise e acciai

1. Descrivere la trasformazione eutettoidica e spiegare perché la microstruttura della perlite è lamellare.

a) determinare le fasi presenti, la loro quantità (percentuale) e la loro composizione in una lega Pb30% - Sn a 300, 200 e 184, 180 e 20 C.

I materiali metallici sono perfetti?

Scienza dei Materiali 1 Esercitazioni

Tecnologia dei Materiali e Chimica Applicata Soluzione Esercitazione IV Prof. Dott. Bernhard Elsener

4. Descrivere il fenomeno della fatica.

Per le animazioni utilizzare la barra spaziatrice; per muoversi all interno della rappresentazione utilizzare i pulsanti e/o le parole calde.

Diagrammi di equilibrio delle leghe non ferrose

DIAGRAMMI DI STATO. Una singola fase ha in ogni sua parte un identico comportamento se sottoposta a sollecitazioni fisiche o chimiche

Diagrammi di fase. Limite di solubilità Fasi Microstruttura Equilibrio di fase

Domanda: È più stabile la microstruttura perlitica o quella sferoiditica? Perché?

Un elemento o composto chimico può esistere come fasi diverse (acqua liquida, vapore d'acqua e ghiaccio, Fe α, Feγ)

Compito di Scienza dei Materiali 16 Aprile 2010

TRATTAMENTI TERMICI. Trasformazioni di fase: termodinamica vs cinetica.

DIAGRAMMI DI STATO Scopo e approssimazione La temperatura e fasi Regola della leva

principi di DIAGRAMMI DI STATO dei MATERIALI [CHIM-FIS1]

D. Gorini*, M. Gelfi*, A. Pola*, G. Bontempi, S. Magri

Corso di Tecnologia dei Materiali ed Elementi di Chimica. Docente: Dr. Giorgio Pia

o I I I I I I UTET LIBRERIA

CORSO DI CHIMICA PER L AMBIENTE. Lezione del 14 Aprile 2016

PATRIZIA CINELLI LEZIONE V

Tipologie di materiali

Classificazione dei materiali solidi in base ai legami interatomici! Metalli Ceramici Polimeri

Struttura e geometria cristallina

TRASFORMAZIONI DI FASE NEI METALLI MICROSTRUTTURA E PROPRIETA MECCANICHE

Lo stato solido. Solido: qualsiasi corpo rigido e incomprimibile che ha forma e volume propri. amorfi. cristallini

Esercitazione: DIAGRAMMI DI STATO

MATERIA Lo stato di aggregazione definisce la consistenza fisica delle sostanze

Nella figura è dato il diagramma di stato di una lega Cu-Be (zona ricca in Cu).

PERCHÉ STUDIARE I DIAGRAMMI DI STATO

Tecnologia Meccanica prof. Luigi Carrino. Solidificazione e

Scienza e Tecnologia dei Materiali - Esercizio 4.1

PARTE PRIMA ASPETTI GENERALI Capitolo 1 STRUTTURA E PROPRIET DEI MATERIALI 1. STRUTTURA DEI MATERIALI 1.1. Macrostruttura 1.2. Microstruttura 1.3.

Definizione, composizione tipologia e classificazione degli acciai

Principi di DIAGRAMMI DI STATO dei MATERIALI versione#1 Prof.A.Tonini

INFLUENZA DEGLI ELEMENTI DI LEGA DEGLI ACCIAI SULLE TRASFORMAZIONI ALLOTROPICHE

NOTA TECNICA : Metallurgia di base degli acciai speciali da costruzione

CORSO DI CHIMICA PER L AMBIENTE. Lezione del 12 Aprile 2016

STRUTTURA DEI SOLIDI

Modulo di Tecnologia dei Materiali. Docente: Dr. Giorgio Pia

I materiali. I materiali. Introduzione al corso. Tecnologia di produzione. I materiali. La misura della durezza

LAVORO ESTIVO DI TECNOLOGIA TECNOLOGIA MECCANICA & LABORATORIO PROPRIETA DEI MATERIALI, PROVE MECCANICHE E COSTITUZIONE DELLA MATERIA

MATERIALI. Perché così tanti materiali diversi?

Per l animazione o per proseguire premere la barra spaziatrice. fine diapositiva

Metallurgia I. Metallurgia estrattiva. Francesco Iacoviello

MATERIALI PER L INGEGNERIA (Corso di Laurea in Ingegneria Gestionale) Prof. Tommaso Pastore TEST ORIENTATIVO del 8 giugno 2007

NATURA E PROPRIETA DEI RAGGI X W.Roentgen (1895) Nello spettro di emissione RX si distinguono:

Dott. Ing. Ramona Sola Tel.:

Importanza della velocità di raffreddamento (prima derivata) nell analisi termica

Produzione di titanio metallico puro.

Metalli. Punti di ebollizione e di fusione molto alti. Alta densità. Non solubilità. Legami non direzionati. Malleabile. Opacità e lucentezza

OTTIMIZZAZIONE DEL TRATTAMENTO TERMICO DI UN ACCIAIO X200Cr18

Mtll Metallurgia Metallurgia estrattiva

1.10 LA REGOLA DI GIBBS

Franco Pratesi. Microstruttura e proprietà meccaniche degli acciai

Unità 2 Diagrammi di stato e proprietà dei materiali UNITA 2 DIAGRAMMI DI STATO E PROPRIETA DEI MATERIALI

TRATTAMENTI TERMICI 1 1. STRUTTURA DEI SOLIDI CRISTALLINI

Avviso: La lezione di lunedì prossimo 17 Marzo è spostata in aula A23

1. Quali sono i piani compatti della struttura CFC e della struttura EC?

INDICE. Premessa, 1. Parte I Introduzione ai materiali

Passaggi di stato. Tecnologie di Chimica Applicata

Metallurgia I. Trattamenti termici. Francesco Iacoviello

Materiali e Metallurgia

Elementi di cristallografia

1. Le forze intermolecolari 2. Molecole polari e apolari 3. Le forze dipolo-dipolo e le forze di London 4. Il legame a idrogeno 5. Legami a confronto

Capitolo 12 Le forze intermolecolari e gli stati condensati della materia

MATERIALI PER L'INGEGNERIA

Termodinamica dei solidi

I materiali I materiali a disposizione per ottenere manufatti utili alle attività umane si possono suddividere genericamente in:

TRATTAMENTI TERMICI DEI MATERIALI FERROSI

SISTEMI DI PRODUZIONE

Esercitazione struttura

COMPONENTI: elementi allo stato puro (costituenti semplici) o i composti, sia chimici che intermetallici.

1. RISCALDAMENTO ad una T < Ac 1

Materiali metallici per impieghi industriali

Materiali metallici per impieghi industriali

LA M A T E R I A. Ma, allora chiediamoci come è fatta la materia?

Discipline meccaniche e Tecnologia. Meccanica, meccatronica ed energia. Classe:

METALLOGRAFIA determinazioni metallografiche Tipologia di materiale Diagrammi di equilibrio

Transcript:

DIAGRAMMA DI STATO Fe - C Prof. G. Poli Univ. di Modena e Reggio Emilia Adattamento da: Prof. F. Iacoviello,Univ. di Cassino Prof. A. Tiziani, Univ. di Padova

Ferro puro Densità ρ (20 C): 7.870 Mg/m 3 Rm = 180-290 MPa Rp 02 = 100-170 MPa A% = 40-50% Z = 80-95% HB = 45-55 E = 210 GPa Oltre alla fusione, il ferro puro presenta due trasformazioni di fase allo stato solido; le temperature corrispondenti vengono indicate con A3 ed A4 (nelle condizioni di equilibrio).

Allotropia nel Fe puro

Una curiosità (per ora solo scientifica, cioè senza applicazioni tecnologiche) Ad altissime pressioni esiste laforma allotropica Feε, esagonale compatta, chiamata EXAFERRO

Influenza degli elementi di lega Il Fe forma delle leghe con un elevato numero di elementi. La messa in soluzione di elementi di lega nel Fe comporta lo spostamento dei punti A3 ed A4. Si definiscono alfageni quegli elementi che stabilizzano la fase ccc, aumentando la temperatura del punto A3 e diminuendo quella del punto A4. Si definiscono gammageni quegli elementi che stabilizzano la fase cfc, diminuendo la temperatura del punto A3 ed aumentando quella del punto A4.

Elementi fortemente gammageni Elementi debolmente gammageni

Elementi fortemente alfageni Elementi debolmente alfageni

Soluzioni solide di equilibrio nel sistema Fe-C: Ferrite α = soluzione solida interstiziale di C in ferro ccc stabile fino a 911 o C. La massima solubilità si ha a 723 o C e vale circa 0,02%, mentre a temperatura ambiente si riduce a un terzo: in pratica è ferro tecnicamente puro. Ferrite δ = soluzione solida interstiziale di C in ferro ccc stabile oltre 1392 o C. La solubilità massima è in questo caso di 0.09% a 1493 o C. Austenite = soluzione solida interstiziale di C in ferro cfc, stabile tra 723 e 1493 o C detta anche fase γ. La solubilità è massima a 1143 o C (temperatura eutettica) e vale circa 2,06%.

La cementite Cementite = composto intermetallico di formula Fe 3 C, corrispondente alla composizione di 6,67% in peso (25% atomico) di C. Reticolo ortorombico con 12 atomi di Fe e 4 atomi di C per cella. T f =1550 C; durezza elevata; duttilità nulla fase metastabile a morfologia lamellare, globulare o a maglie La fase stabile è la grafite (lamellare, o a fiocchi o nodulare)

Una curiosità: diagramma C-Fe completo

la parte che riguarda le leghe Fe-C tecniche

Diagramma di stato Fe-C nella forma nota

Legenda: α= ferrite α δ = ferrite δ γ = austenite Fe 3 C = cementite L = liquido Fasi termodinamicamente stabili Diagramma Fe-C ufficiale, approvato dalla Associazione Italiana di Metallurgia, AIM

Diagramma Fe-C: sistema metastabile tratto intero; sistema stabile tratto tratteggiato

Campo di stabilità del sistema monofasico ferrite α

Campo di stabilità del sistema monofasico ferrite δ

Campo di stabilità del sistema monofasico austenite γ

Campo di stabilità del sistema monofasico cementite Fe 3 C

Campo di stabilità del sistema monofasico C grafitico

LEGENDA: Fasi del sistema Fe-C

Trasformazione eutettica

Trasformazione eutettoidica

Trasformazione perittetica

Punti critici nel sistema Fe-C Definizioni: A 1 = luogo dei punti T limite inferiore di esistenza di γ (723 C) A 3 = Luogo dei punti T che separano il campo di γ da quello del sistema bifasico α + γ A 4 = Luogo dei punti T che separano il campo di γ da quello del sistema bifasico γ + δ A cm = Luogo dei punti T che separano il campo di γ da quello del sistema bifasico γ + Fe 3 C Punto T = valore di temperatura Per ognuno dei punti critici si possono distinguere: Ae : T di equilibrio della trasformazione Ac : T alla quale la trasformazione avviene mediante riscaldamento Ar : T alla quale la trasformazione avviene mediante raffreddamento

Punti critici nel sistema Fe-C A 1 A 3 A 4 A cm

Una semplificazione Forma semplificata del diagramma di stato: Si considera nulla la solubilità del C nel reticolo ccc del ferro α; Si trascura l esistenza della reazione peritettica;

Suddivisioni convenzionali

Costituenti microstrutturali

Strutture da solidificazione delle ghise

Le strutture delle ghise

Le strutture delle ghise

Diagramma Fe-C: il campo degli acciai

Le strutture degli acciai DIAGRAMMA DI FASE Fe-C

La struttura dell acciaio eutettoidico

Le strutture degli acciai ipoeutettoidici

Le strutture degli acciai ipereutettoidici

PERLITE aggregato eutettoidico generato dalla trasformazione isotermica dell austenite. Presenta l 11% in peso di cementite Fe 3 C e l 89% in peso di ferrite α. L aggregato è generalmente lamellare. La cementite è la fase nucleante. Un parametro importante è la distanza interlamellare

SISTEMA Fe C: riassunto fasi e strutture

1 approfondimento: Nel reticolo ccc c è più spazio libero che in quello cfc, ma : Perché il C è più solubile nel Fe-γ che nel Fe-α?

Valutando la variazione dovuta alla temperatura, il ferro α e il ferro δ hanno la stessa costante reticolare: il Fe α e il Fe δ non sono due forme reticolari distinte del ferro, bensì la stessa forma ccc, la quale manifesta una lacuna di esistenza tra 900 e 1400 C

Il C nel Fe-α Siti interstiziali nel Fe-α Raggio atomico del Fe

Il C nel Fe-γ Siti interstiziali nel Fe-γ Raggio atomico del Fe

IMPACCHETTAMENTO DEGLI ATOMI NEL Fe

Il carbonio si scioglie nel ferro γ e molto poco nel ferro α: PERCHE? Gli schemi di Leno Matteoli La soluzione solida. sostituzionale interstiziale

Nel reticolo cfc, dove gli atomi sono più stipati, tutto lo spazio vuoto è concentrato al centro della cella unitaria. C (diametro atomico = 0.8 Å) deve infilarsi in un sito ottaedrico nel Fe-g di dimensioni = 0.52 Å provocando una leggera distorsione del reticolo Solubilità max del Carbonio nel Fe-γ = 2.03% in peso Nel reticolo ccc, lo spazio vuoto è suddiviso in varie zone del reticolo, e perciò è più difficilmente utilizzabile da atomi estranei per formare soluzioni solide interstiziali. C (diametro atomico = 0.8 Å) deve infilarsi in uno spazio di diametro 0.36 Å : forte distorsione del reticolo Solubilità max del Carbonio nel Fe-α = 0.02% in peso Conclusione: La solubilità del carbonio nel ferro α esiste ma nella gran parte dei casi è trascurabile ai fini pratici Se considerata in concomitanza ad altri fattori, quali per es: la presenza di azoto o di ossigeno, può avere una influenza assai importante agli effetti di un fenomeno spettacolare nelle sue manifestazioni esteriori, quale l invecchiamento dell acciaio!!!