TIỂU LUẬN 2 : QUÁ TRÌNH KẾT TINH CỦA HỢP KIM Fe– C
CÂN BẰNG GIẢ ỔN ĐỊNH, 3.0 % C, 4.3% C, VÀ 5.0 % C KHI LÀM
NGUỘI ĐỦ NHANH. NÊU NHẬN XÉT VỀ TỔ CHỨC TẾ VI VÀ
TÌNH CHẤT CỦA CÁC HỢP KIM ĐÓ
CÁC LOẠI THÉP GANG THEO GIẢN ĐỒ Fe-C
Căn cứ vào tổ chức khác nhau trên giản đồ pha ta có ba loại thép và ba loại gang
khác nhau:
Thép tương ứng với giản đồ pha Fe - C là loại hợp kim ngoài Fe với C <
2,14% ra chỉ chứa lượng không đáng kể các nguyên tố khác được gọi là thép
cacbon hay thép thường, gồm ba loại nhỏ sau đây:
+Thép trước cùng tích với lượng cacbon biến đổi từ 0,10 đến 0,70%, tức ứng
với bên trái điểm S có tổ chức ferit (sáng) + peclit (tối) mà các tổ chức tế vi được
trình bày ở hình 3.22. Phần lớn thép thường dùng nằm trong loại nhỏ này song
tập trung hơn cả vào loại ≤ 0,20%C rồi tiếp đến 0,30 - 0,40%C. Theo tính toán từ
quy tắc đòn bẩy, khi lượng cacbon tăng lên thì trên tổ chức tế vi tỷ lệ phần peclit
(màu tối) cũng tăng lên, còn phần ferit (màu sáng) giảm đi. Nếu không chứa
cacbon (hay quá ít, 0,02 - 0,05%) có thể coi là sắt nguyên chất với tổ chức hầu
như ferit (hình 3.19a) tức chỉ có các hạt sáng. Với 0,10%C phần tối (peclit tấm)
chiếm khoảng 1/8, với 0,40%C là 1/2 và với 0,60%C là 3/4, cuối cùng là
0,80%C thì toàn bộ là màu tối (peclit tấm). Vậy đối với loại thép này lượng
cacbon của nó được tính bằng tỷ lệ phần tối nhân với 0,80%.
+Thép cùng tích với thành phần 0,80%C (có thể xê dịch một chút) tức ứng với
điểm S có tổ chức chỉ gồm peclit.
Tổ chức tế vi của các thép trước cùng tích (x500):
a. 0,10%C,
b. 0,40%C,
c. 0,60%C.
- Thép sau cùng tích với thành phần ≥ 0,90%C (thường chỉ tới 1,50%, cá biệt
có thể tới 2.0 - 2,2%) tức ở bên phải điểm S có tổ chức peclit + xêmentit thứ hai
thường ở dạng lưới sáng bao bọc lấy peclit tấm như ở hình 3.23.
***Gang tương ứng với giản đồ pha Fe - C (Fe - Fe3C) là gang trắng, rất ít được

khỏi austenit khi làm nguội hay kết thúc hòa tan ferit vào
austenit khi nung nóng, chỉ có trong thép trước cùng tích.
Acm - đường ES (1147 - 727
o
C) ứng với bắt đầu tiết ra
xêmentit khỏi austenit khi làm nguội hay kết thúc hòa tan
xêmentit vào austenit khi nung nóng, chỉ có trong thép sau
cùng tích.
Các điểm tới hạn khác là A0 (210
o
C) - điểm Curi của
xêmentit, A2 (768
o
C) - điểm Curi của ferit, A4 - đường JN
(1499 - 1392
o
C) ứng với chuyển biến γ ←→ δ].
Có thể dễ dàng xác định (gần đúng) giá trị của A3 và Acm
của các thép có thành phần cacbon khác nhau theo giản đồ
pha Fe - C bằng cách gióng hay tính toán với quy ước các
đường tương ứng GS và ES là thẳng. Tuy nhiên các điểm tới
hạn tìm được này chỉ đúng với trạng thái cân bằng (nung nóng
hay làm nguội vô cùng chậm), không phù hợp với các trường
hợp nung nóng, làm nguội thông thường và nhanh.
• Cũng giống như các hiện tượng quá nguội (khi kết tinh),
quá nung (khi nấu chảy) các điểm tới hạn này cũng thấp
xuống hoặc cao lên khi làm nguội hoặc nung nóng; tốc độ
càng cao sự cách biệt này càng lớn.
Để phân biệt cùng một điểm tới hạn cho hai trường hợp:
nung nóng và làm nguội, người ta thêm chữ c (chauffage) khi

C hợp kim gồm hai pha là ferit ứng với điểm P
(0,02%C) và ôstenit ứng với điểm S (0,8%C).
Như vậy khi làm nguội tới 727
o
C trong tổ chức của mọi hợp
kim Fe – C đều chứa ôstenit với 0,8%C (ứng với điểm S).
****Chuyển biến cùng tích: ôstenit thành peclit.
Tại 727
o
C ôstenit có thành phần 0,8%C sẽ chuyển biến
thành peclit là hỗn hợp của hai pha ferit và xêmentit.
Như đã nói ở trên, chuyển biến này có ở trong mọi hợp kim Fe – C.

Phần trên của giản đồ
• Phần trên của giản đồ trạng thái Fe – C ứng với sự kết tinh
từ trạng thái lỏng thấy có ba khu vực rõ rệt ứng với ba khoảng
thành phần cacbon khác nhau.
Khu vực có thành phần 0,1 – 0,51%C (có phản ứng bao tinh).
Tất cả các hợp kim có thành phần cacbon 0,1 – 0,51%C khi
kết tinh sẽ xảy ra phản ứng bao tinh: δH + LB → γJ.
Lúc đầu, khi làm nguội đến đường lỏng AB, hợp kim lỏng sẽ
kết tinh ra dung dịch rắn trước. Khi nhiệt độ hạ xuống tới
1499
o
C (ứng với đường HB), hợp kim có hai pha là dung dịch
rắn δ chứa 0,10%C và dung dịch rắn ôstenit chứa 0,16%C:
•
• Các hợp kim có 0,1 – 0,16%C sau phản ứng bao tinh còn
thừa pha δ và khi làm nguội tiếp, pha này tiếp tục chuyển biến
thành pha γ.

có tổ chức xêmentit thứ nhất + lêđêburit (γ + Xe).
Tóm lại: khi kết tinh từ pha lỏng, trong hợp kim Fe – C có xảy
ra các quá trình sau: kết tinh ra δ (< 0,51%C) và phản ứng
cùng tinh (2,14 – 6,67%C).
Một vài nhận xét về hệ Fe-Fe3C
C chiếm một lượng nhỏ như tạp chất xen kẽ trong sắt ở dạng các pha
a, b, g trong sắt.
Lượng hoà tan cacbon tối đa trong pha a-BCC là 0,022% ở 727C, do
mạng lập phương tâm khối có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ) nhỏ
hơn so với mạng lập phương tâm mặt.
Lượng C hoà tan trong Austenite (mạng lập phương tâm mặt) là
2,14% ở 1147C do mạng này có kích thước lỗ hổng (vị trí xen kẽ)
lớn hơn so với mạng lập phương tâm khối.
Cơ tính: Xêmentít có tính cứng dòn, khi có mặt trong thép sẽ làm
tăng bền cho thép. Cơ tính còn phụ thuộc độ hạt hay cấu trúc vi mô
cũng như tương quan giữa F và Xê.
Từ tính: Ferrit có từ tính ở nhiệt độ dưới 768C (còn gọi là nhiệt độ
Curie), Austenite hoàn toàn không có từ tính.
Phân loại: dựa vào các đặc điểm trên ta phân ra làm ba loại hợp
kim như sau:
• Sắt non: chứa hàm lượng C dưới 0,008% trong pha a-Ferrite
ở nhiệt độ phòng.
• Thép: chứa hàm lượng C từ 0,008% – 2,14% (thường <1%)
tổ chức gồm a-ferrite và Xê ở nhiệt độ thường.
• Gang: chứa hàm lượng C từ 2,14 – 6,17% (thường < 4, 5%C)
class="bi x0 y9b w1 hc"