Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm und die einzelnen Phasen in ...

Marian Broll
Marcel Fröhlich

I. Allgemeines
II.
I. Metastabiles und stabiles System
II.
Abgrenzung Stahl und Gusseisen
Eisen‐Kohlenstoff‐Diagramm
III. Phasen in Fe‐C Legierungen

• Stabiles System (Fe – C) mit elementarem Kohlenstoff in
Form von Graphit
• Metastabiles System (Fe – Fe3C) mit Kohlenstoff in
gebundener Form
• Nur das metastabile System ist von technischer Bedeutung

• Stahl:
2% Kohlenstoffgehalt
• Techn. Anwendungsbereich bis zu 6,67% C,
g
entsprechend 100% intermetallischer Phase Fe 3 C

Abb. 1

Abb. 1a

• Aufgrund der Allotropie des Eisens bilden sich je nach
Kohlenstoffgehalt und Temperatur verschiedene
Phasen:
• Zementit Fe 3 C (Primär‐, Sekundär‐ und Tertiär‐)
• Austenit (γ‐MK)
• Ferrit (α, δ‐MK)
• Perlit

• Gittertyp: kfz
• Max. Löslichkeit von
Kohlenstoff 2,06 % bei
1147 °C
fll
• Unter 723 °C Zerfall in
Ferrit + Fe 3 C
Abb. 2

• δ‐Mischkristall bis 0,10 %
C‐Gehalt bei 1493 °C
• α‐Mischkristall i t bis 0,02 %
C‐Gehalt bei 723 °C
• Gittertyp: t krz.
Abb. 3

• Drei unterschiedlichen Formen mit gleicher
chemischer Zusammensetzung
• (Primär, Sekundär und Tertiärzementit)
• Gittertyp: t rhombisch
h
• C‐Gehalt beträgt 6,67%

• primäre Kristallisation aus
der Schmelze (4,3 – 6,67%C)
• grobnadlig weißer
Gefügebestandteil in
ledeburitischer Grundmasse
Prim. Fe 3 C mit 5,5% C (Abb.4)

• Fe 3 C aus (γ‐MK) (0,8 – 4,3% C)
• Bei C >0,8 % helle Phase an
Korngrenze von Perlit
Sek. Fe 3 C an den Korngrenzen des
Perlit‐Ferritischen Gefüges mit
1,3% C
(Abb. 5)

• Ausscheidung aus Ferrit
• C < 0,02 % Ausscheidung an
Korngrenzen
• 0,02% < C < 0,8%
• Kristallisiert an bereits
vorhandenen Zementit des
Perlits, Ferrits
Tertiär Fe 3 C mit 0,03% C (Abb.6)

• Eutektoid aus dem γ‐MK
Zerfall bei 723 °C
• Phasengemisch aus Ferrit
und Zementit
• C‐Gehalt zw. 0,02 % und
6,67 %
Perlit mit 0,8% C (Abb. 7)

• Entstehung: Eutektikum t u bei 4,3% C‐
Zusammensetzung
• Erstarrung: Primärzementit und Austenit
• Abkühlen: Sek. Fe 3 C scheidet sich aus
• Unter 723°C Zerfall von Austenit mit 0,8 % C in Perlit

• Geordnete schwarze
Inseln in weißer
Grundmasse
Ledeburit mit 5,5 % C (Abb. 8)

Abb. 9

Abb. 10

Abb. 11

Abb. 12

Abb. 13

• Vorlesungsskript (Konstitutionslehre TU Berlin)
• Roos, Maile ‐ Werkstoffkunde für Ingenieure (Springer) / Abbildung
(1/2/3/4/5/6/7/8)
• W. Bergmann – Werkstofftechnik I (Carl Hanser Verlag)
• http://www.hawhamburg.de/fileadmin/user_upload/IWS/PDF/Skript_teil09.pdf
(Abb. 1a)
• http://www.tu‐
cottbus.de/fakultaet3/fileadmin/uploads/metallkunde/files/Skripte/U
Ebung_Eisenkohlenstoffdiagramm.pdf (9/10/11/12/13)