Das Eisen-Kohlenstoff-Zustandsdiagramm (oder einfacher: das Fe-C-Diagramm) stellt die mikrostrukturelle Entwicklung von Eisenlegierungen (Stähle und Gusseisen) als Funktion des vorhandenen Kohlenstoffanteils und der Temperatur dar. Es handelt sich um ein grundlegendes Diagramm zur Bewertung, zum Verständnis und zur Beschreibung der technologischen Eigenschaften und der Verwendung von Eisenlegierungen.

Die verschiedenen im Diagramm dargestellten Bereiche ermöglichen es, zu erkennen, bei welchen Temperatur- und Zusammensetzungskombinationen sich die Legierungen im flüssigen Zustand befinden, die Koexistenz flüssiger oder fester Phasen zu erkennen oder die verschiedenen möglichen Mikrostrukturen zu entwickeln (Austenit, Zementit, Graphit, Ferrit, Perlit).

Der Teil des Diagramms, der für die Untersuchung von Stählen verwendet wird, ist derjenige, in dem der Kohlenstoff zwischen 0 und etwa 2 % variiert, während der Bereich von Gusseisen mit einem Kohlenstoffgehalt verbunden ist, der zwischen 2 % und 6,67 % variiert (es handelt sich um den im vereinfachten Fe-C-Diagramm in der folgenden Abbildung gelb hervorgehobene Bereich).

In Bezug auf Gusseisen sollte auch die Koexistenz (oder besser: die Konkurrenz) zwischen den Systemen hervorgehoben werden

  • Ferrozementit, auf der Basis von Hartguss,
  • Ferrographit, die Basis von Grau- und Sphäroguss.

Wenn wir uns auf das System unseres Interesses konzentrieren, nämlich das Eisen-Graphit-System, können wir unterscheiden zwischen:

  • Eutektisches Gusseisen: Der Erstarrungs- und Abkühlverlauf wird durch die rote Linie beschrieben: flüssig (1); Austenit-Graphit-Eutektikum (2); Umwandlung von Austenit in Ferrit/Perlit (3) und Permanenz von Graphit;
  • Untereutektisches Gusseisen: Der Erstarrungs- und Abkühlungsverlauf wird durch die grüne Linie beschrieben: flüssig (1); Flüssigkeit + Primäraustenit (2); Primäraustenit + Austenit-Graphit-Eutektikum (3); Umwandlung von Austenit in Ferrit/Perlit (4) und Permanenz von Graphit;
  • Hypereutektisches Gusseisen: Der Erstarrungs- und Abkühlungverlauf wird durch die blaue Linie beschrieben: flüssig (1); Flüssigkeit + Primärgraphit (2); Primärgraphit + Austenit-Graphit-Eutektikum (3); Umwandlung von Austenit in Ferrit/Perlit (4) und Permanenz von Graphit.

Im Allgemeinen sind graphitische Gusseisen von praktischem Interesse, die eutektisch oder leicht untereutektisch sind.

Allerdings ist zu berücksichtigen, dass es sich beim Fe-C-Diagramm in jedem Fall um eine Vereinfachung handelt, denn:

  • Im Gusseisen gibt es weitere Elemente (insbesondere Silizium), die die Umwandlungstemperaturen und die Existenzfelder der verschiedenen Phasen beeinflussen;
  • Es handelt sich um ein „thermodynamischesDiagramm, das daher die Zeitvariable nicht berücksichtigt: Die Untersuchung der tatsächlichen mikrostrukturellen Entwicklung einer Eisenlegierung erfolgt durch Einführung der isothermen (TTT) und anisothermen (CCT) Transformationskurven.

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