The Iron–Carbon Diagram

The Iron–Iron Carbide (Fe–Fe3C) Phase Diagram

This is one of the most important alloys for structural applications. The diagram Fe—C is simplified at low carbon concentrations by assuming it is the Fe—Fe3C diagram. Concentrations are usually given in weight percent. The possible phases are:

•   α-ferrite (BCC) Fe-C solution

•   γ-austenite (FCC) Fe-C solution

•   δ-ferrite (BCC) Fe-C solution

•   liquid Fe-C solution

•   Fe3C (iron carbide) or cementite. An intermetallic compound.

The  maximum  solubility  of  C  in  α-  ferrite  is  0.022  wt%.  δ−ferrite  is  only stable  at  high temperatures. It is not important in practice. Austenite has a maximum C concentration of 2.14 wt %. It is not stable below the eutectic temperature (727 C) unless cooled rapidly (Chapter 10). Cementite is in reality metastable, decomposing into α-Fe and C when heated for several years between 650 and 770 C.

–     δferrite– It is solid solution of carbon in δ-iron. Maximum concentration of carbon in δ- ferrite is 0.09% at 2719 ºF (1493ºC) which is the temperature of the peritectic transformation. The crystal structure of δ-ferrite is BCC (cubic body centered).

–     Austenite: – Austenite    is    interstitial    solid    solution of carbon in    γ-iron.    Austenite has FCC (cubic face centered) crystal structure, permitting high solubility of carbon i.e. up to

2.06%  at  2097  ºF  (1147  ºC).  Austenite  does  not  exist  below  1333  ºF  (723ºC)  and maximum carbon concentration at this temperature is 0.83%.

–     αferrite– It is solid solution of carbon in α-iron.  α-ferrite has BCC crystal structure and low  solubility  of carbon –  up  to  0.025%  at  1333  ºF  (723ºC).  α-ferrite  exists  at  room temperature.

–     Cementit– Cementite is also known as iron carbide, is an intermetallic compound of iron and carbon, having fixed composition Fe3C. Cementite is a hard and brittle substance, influencing the properties of steels and cast irons.

Related Posts

© 2024 Mechanical Engineering - Theme by WPEnjoy · Powered by WordPress