Diagramma ferro-carbonio
diagramma di fase per le strutture di equilibrio delle leghe ferro-carbonio / Da Wikipedia, l'enciclopedia encyclopedia
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Il diagramma di stato ferro-carbonio è un particolare diagramma di fase che descrive le strutture di equilibrio delle principali leghe ferro-carbonio (acciaio e ghisa).
Nella forma in cui viene presentato solitamente, il diagramma ferro-carbonio presenta un composto interstiziale di formula Fe3C (carburo di ferro) comunemente chiamato cementite. La porzione del diagramma che si prende in considerazione è quella con un contenuto di carbonio corrispondente alla composizione stechiometrica della cementite (6.67% in peso) (per questo sarebbe più appropriato parlare di diagramma ferro-cementite). Difatti la porzione che interessa dal punto di vista tecnologico (di pertinenza dell'acciaio e della ghisa) coinvolge percentuali di carbonio ben al di sotto di questo limite (in genere non si supera il 4%). Nel diagramma si assume inoltre per semplicità che la grafite sia completamente solubile nel ferro fuso, anche se di fatto tale solubilità è limitata al 5%.
La cementite è in realtà un composto metastabile, mostrando la tendenza a decomporsi secondo la reazione:
- Fe3C → 3Fe + C
Il vero diagramma di equilibrio termodinamico è perciò il diagramma ferro-grafite (le cui linee di trasformazione sono rappresentate in blu nella figura 1). Tuttavia la reazione di decomposizione procede in maniera estremamente lenta tale da non avere rilevanza pratica nelle normali condizioni ambientali. Seppure il diagramma ferro-grafite rappresenti quindi il diagramma stabile da un punto di vista termodinamico, la sua osservanza richiederebbe velocità di raffreddamento molto lente, lontane da quelle adottate nei comuni processi tecnologici. È per questo che si assume sempre come diagramma di riferimento il diagramma ferro-cementite (e a questo ci si riferisce quando si parla di diagramma ferro-carbonio). La presenza della grafite si rileva solo nelle leghe ad alto tenore di carbonio (2-4% ghise) grazie anche alla presenza di elementi promotori della sua formazione quale il silicio.