Inviato: Mar 25 Nov 2008-0:17 am Oggetto: Carburi. Qualche domanda.
In questi giorni sto approfondendo un po' il discosrso sui carburi.
Ora, per gli acciai bassolegati, in partiolare quelli della serie 1000, tutto a posto.
Ma ho qualche dubbio riguardo agli acciai altolegati e anche bassolegati conteneti comunque basse quantità di Cr o altri elementi formatori di carburi (acciai come il 52100 o il 5160).
1) per rinvenimenti a basse temperature, oltre la cementite X e epsilon ( Fe1,2C e Fe2C) precipitano anche carburi complessi, come Me2C o Me1,2C, per gli acciai conteneti eleemnti formatori di carburi?
2)I carburi complessi cono quelli come M2C, M3C, ecc, ovvero in cui il gruppo M è formato da Fe+X (in cui X è un elemento formatori di carburi, come Cr Mo, ecc), mentre quelli semplici sono quelli formato solamente dal carbonio e dall'elemento di lega formatore di carburi (come Cr26C6) ?
3) All'austenizzazione (tra Ac1 e Acm), per un acciaio altolegato (ipereutettoide, viste le temperature indicate), i carburi indiscilti sono carburi semplici, complessi o entrambi? Credo entrambi visto che per gli acciai inossidabili martensitici di solito rimangono indisciolti, tra i vari carburi, quelli di cromo Cr26C6 o Cr7C3 (K1 e K2), ma ho visto anche che per alcuni acciai all'sutenizzazione permangono carburi complessi.
Scusate le domande forse un po' stupide, ma preferisco chiarirmi un attimo le idee prima di proseguire nello studio.
Come difensore dei carburi mi sento di intervenire.
Punto 1), nei rinvenimenti a basse temp. ( da circa 130° a 250-300°C ) sia per gli acc. non legati che per i legati o debolmente legati con elementi carburogeni, precipitano i carburi Fe2,4C e in qualche caso Fe3C1,05 (epsilon e X), con contrazione della cella tetragonale.
Ha invece un comportamento diverso l' aust. residua.
Negli acc. non legati e debolmente legati ( trasformazione bainitica di durata relativaente breve ), l' aust. residua si trasforma parzialmente in bainite (completamente, circa a 400°C)
Negli acc. legati con elementi carburigeni (tempo di inqubazione per la trasformaz. bainitica molto elevato), questo non avviene.
Cio in linea di massima.
Sempre in linea di massima, si può dire che se c'è indurimento secondario, non c'è trasformazione bainitica.
I carburi complessi non dovrebbero precipitare in quanto a tali temp. non diffondono gli elementi carburigeni.
Punto 2), per quanto ho letto, sono in accordo.
Punto 3), ritengo dipenda dall' acciaio e dalla temp. di austenizzazione, comunque sopra Acm non c'è cementite.
I carburi più difficili da solubilizzare sono i complessi.
La definizione di K1 e K2, purtroppo l'ho trovata solo sui grafici CCT, ove per K1 indica i carburi indisciolti e per K2 quelli precipitati in raffreddamento da austenizzazione.
Evidentemente utilizzano le stesse sigle per elementi diversi.
Per quanto ho potuto approfondire faccio qualche precisazione.
1) Per gli acciai bassolegatii con mediocri quantità di elementi carburigeni possono comunque precipitare carburi più duri della cementite X e epsilon, perchè tali elementi di lega tendono a segregare all'interno dei carburi Fe2,4C.
L'austenite residua per gli acciai altolegati ha un andamento variabile, in funzione della tempratura di rinvenimento e di austenizazione. Per certi acciai non si registra alcuna diminuzione sensibile della quantità di astenite residua fino alla temperaura ala quale aviene la precipitazione dei carburi secondari (indurimento secondario). Per altri l'andamento è meno regolare e per temperature intermedie si registra una diminuzione della quantità di austenite residua (A2 ad esempio).
2) Il gruppo M è sempre formato da Fe+X, dove X rappresenta un elemento di lega formatore di caruri. Nei carburi complessi X è formato da diversi elementi carburigeni.
3) K1 sono i carburi di cromo Cr26C6, K2 sono i carburi di cromo Cr7C3. In genere sono i carburi K1 quelli che precipitano durante l'indurimento secondario. Sopra Acm non ci sono mai caburi.
Tra Ac1 e Acm, aseconda degli acciai e dalla temperatura, posson esere presenti sia carburi complessi che carbur semplici.
In relazione ai carburi semplici e composti, vediamo se ho capito.
I carburi metallici ei legati sono la stessa cosa e si dividono in semplici e composti, i semplici hanno un solo elemento carburigeno i legati più di uno, questi carburi sono composti anche da Fe.
Mi rimane il dubbio che con "legati" si intenda "composti", ma si chiarirà.
I carburi non metallici, es. Cr7C3 che sembrerebbero semplici, non lo sono, sono carburi di cromo.
La stessa cosa per Fe3C, carburo di ferro.
Un bel rompicapo ma dovrebbe eessere così.
La prossima volta prendo una pastiglia per il mal di testa e parliamo di carburi ledeburitici, eutettici, primari.
Sul fatto che sopra Acm non ci siano nessun tipo di carburi, sono convinto che ci siano, specialmente i legati.
Gli acciai ipereutettoidici, per quanto so, vengono austenizzati da poco sopra A1 ad oltre Acm.
Alcuni acciai rapidi , per solubilizzare la maggior parte di carburi, fino 1300°C.
L' S390, della Bohler, fino 1230°C e rimangono non solubilizzati il 16%, di carburi primari, il k390 ( per utensili a freddo ) viene austenizzato fino 1180°C e rimane il 7% di carburi.
Devo rimandare alla prossima discussione in quanto mia moglie mi sta rompendo i carburi.
Allra, i carburi legati non li ho mai sentiti, ho sempre sentito solo carburi semplici e complessi.
Il ferro c'è sempre. I carburi di cromo Cr7C3 ,in realtà (Fe, Cr)7C3 DOVREBBERO essere carburi semplici. Fe3C è un carburo semplice, è la cementite.
Un carburo complesso? Questo: [Fe3W3C(Fe3CrV)6C]
O questo Cr21(Mo,W)2C6, che altro n è che un M23C6.
Acm indica la teperatura al disopa della quale l'aciaio è formato solo da ferro gamma (austenite insatura), qindi sopra Acm non possono esserci carburi.
Per molti acciai però, soprattutto Hs e Hss, è impossibile portare l'acciaio oltre Acm, ovveroel campo di eistenza dell'austenite insatura.
Un esempio: Il diagramma di stato sottostante è una diagramma Fe-C, per un acciaio con un tenore di W, Cr e V costante.
Come vedi basta più dello 0,25% di C pe rendere l'acciaio i questione ipereutettoide. Inoltre per tenori di C superiori dello 0,6% è impossibile austenizzarl completamente. Infatti aumentando la temperatura da A1 si rimane sempre nel campo in cui l'acciaio è formato da austenite satura, carburi ledeburitici, carburi complessi (e forse carburi semplici), sino a quando non si raggiunge l'eutettico.
Man mano che si aumenta la temperatura ci si avvicina alla temperatura eutettica (1330°C) portando in soluzione una quantità crescente di carburi, ma non la totalità dei carburi.
Anzi, è interessante notare come a linea SE, che indica l'indice di saturazione dell'austenite, salga, per il primo tratto, in maniera quasi verticale. Ciò significa che, anche aumentando la tempratua di diverse decine di gradi, rispetto ad Ac1, la quantità di caburi che si dissocieranno, enrando in soluzione nel ferro gamma, sarà bassissima.
E' per questi motivi che gli acciai Hss e Hs vengono austenizzati ad alte temrature e, nonostante questo, contngano comunque buone quantità di carburi indisciolti.
Praticamente tutti gli acciai che contengono carburi ledeburitici non si possono austenizzare completamente.
Per gli altri acciai ipereutettoidi invece a T superiori ad Acm l'aciaio sarà formato da sola austenite insatura.
In linea di massima sono d'accordo.
Sperando di dare un contributo, ho rivisto l'argomento dei composti intermetallici, nel nostro caso semimetallici.
Se ho ben interpretato, la situazione, almeno dal punto di vista scolastico, dovrebbe essere così.
I carburi interstizionali (metallici) seguono generalmente la regola di Hagg, che prevede il rapporto tra il raggio atomico del carbonio e quello dell'elemento metallico inferiore a 0,59, e sono i carburi semplici.
I carburi che non seguono la regola di Hagg (rapporto maggiore di 0,59)
vengono denominati carburi complessi.
In questi ultimi l'unione non è solo interstizionale.
La cementite (Fe3C) è un carburo complesso (rapporto 0,63).
Perciò non è facile stabilire se un carburo è semplice o complesso.
posso dirti che nel testo che Ho consultato cita per complessi, Fe3C, Cr23C6, Cr3C2, Mn3C, Ni3C e in altro testo, Fe4W2C, Fe3W3C.
Vorrei rispondere anche sui carburi sopra Acm ma non ho il tempo, sto cambiando laboratorio e ho un guardiano....... beato chi non l'ha.
Trovato il tempo.
Alcune osservazione che magari mi aiutano a comprendere meglio.
Il diagramma di stato che presenti si riferisce, come tutti, a condizioni di quasi equilibrio e in questo caso, a determinate percentuali di W, Cr, V.
Anche non conoscendo le citate percentuali, in base alle mie conoscenze posso rilevare che gli elementi di lega, eccetto il carbonio, sono ferritizzanti perciò limitano il campo austenitico.
Si spiegano anche la diversa configurazione delle fasi "F" e "A+F".
Il sollevamento del punto A3 dipenderà anche dalla rilevanza del W.
Mi sorprende la temp. eutettica.
So che gli elementi carburigeni abbassano tale temp. ciò riduce la solubilita del carbonio nell'austenite, che rimane disponibile per formare carburi ledeburitici, evidentemente non si otterrebbe un acc, ledeburitico.
La fase sopra Acm (austenite insatura) sta a significare che la fase austenitica va insaturazione; a 1149°C, 1 atm di C ogni 3 atm di Fe,
massima solubilita.
Si, il diagramma di stato che hai allegato prevede che con tenori di carbonio superiori a 0,6% è impossibile austenizzare, ma in analogo diagramma, aseconda degli allieganti, il campo Y può anche sparire.
Nel diagramma Fe-C-Crpassano da Cr 12% a Cr 18%, il punto "E" (fine Acm) passa da 0,63% di C a 0,4% di C.
Tutti i diagrammi di stato Fe-C con l'aggiunta di uno o più allieganti prevedono un campo diverso di Y che come detto può anche mancare.
I carburi MC, in solidificazione, precipitano a temp. elevate in presenza di una grande quantita di liquido.
Altri carburi (es. M7C3) precipitano a temp. più bassa.
In alcuni acciai, durante l'austenizzazione, pur superando la temp. Acm non si solubizzano tutti i carburi.
I carburi non solubilizzati sono utili per la resistenza all'usura.
ciao
Interessanti le informazioni riguardo la suddivisione dei carburi semplici da quelli complessi.
Non sapevo che dipendesse dal rapporto tra raggio atomico del C e dell'elemento metallico.
Vero che a parte il carbonio gli altri sono elementi alfageni, e ovviamente l'aggiunta di altri elementi di lega modificherebbe ulteriormente il diagramma di stato.
Al di sopra di Acm 'è l'austenite insatura. L'indice di saturazione del ferro gamma (per quanto riguarda la % di C) è indicato dalla curva ES.
A quanto ne so sopra Acm si entra ne campo dell' austenite instura, senza la presenza di carburi indisciolti (ovviamente per acciai non ledeburitici, per i quali è impossibile entrare nel campo di esiseza dell'austenite insatura).
Questo perchè i carburi si formano quando il carbonio non può più sare in soluzione solida interstiziale nel ferro gamma.
Quando si è oltre Acm non ci sono carburi, anche perchè Acm indica appunto la temperatura oltre la quale, per un determinato tenore di C, esiste solo l'austenite insatura. Acm è la line adi separazione tra il campo di esistenza della sola austenite insatura e quello di esistenza di austenite insatura più carburi indisciolti.
A 1149°C l'austenite è satura solo per una lega Fe-C (senza altri elementi di lega) con il 2,15 di C (o più). Se, a quella temperatura, la lega Fe-C solo Fe e C) ha meno del 2,1% di C l'austenite rimane insatura.
La saturazione dell'austenite dipende dagli altri elementi di lega in soluzione, che disctorcono il reticolo, diminuendo (o aumentando, a seconda dei casi) lo spazio disponible al carbonio (che entra nel reticolo CFC in posizione interstiziale). E ovviamentedipende dalla temperatura.
Acm non è UNA temperatura, è una curva, tracciata sul diagramma di stato dell'acciaio, che indica appunto l'indice di saturazione del ferro gamma in funzione della tempertura. E la curva Acm è la curva SE.
I carburi indisciolti ci sono da tempratura ambiente fino ad Acm (o fino all'eutettico, nel caso di acciai di tipo ledeburitco).
I carburi primari indisciolti aumentano la resistenza all'usura ma è anche vero che si può sfruttare la precipitazione degli elementi di lega carburigeni che entrano in solzione con apposito rinvenimento.
Per molti acciai, e in particolare per tutti gli acciai Hs e Hss e si srutta proprio la precipitazione dei carburi secondari, ottenendo una strutura formata da martensite rinvenuta. Tra l'altro sfruttare la precipitazione dei carburi seconari, facedo rinvenimenti multipli ad alte temperature, permette di trasformate tutta l'austenite residua in martensite, prima TCC e poi rinvenuta.
In ogni caso raramente si portano gli acciai ipereutettoidi (in particolare gli altolegati), in fase di tempra, a temperature superiori Acm, perchè si incorrerebbe nell'ingrossamento del grano.
Inoltre i carburi primari di cromo generalmente precipitano a bordo grano, aumentando la fragilità e diminuendo la resistenza a corrosione intergranulare.
Ora, se il rapporto tra l raggio atoico del carbonio e quello del metallo è minore di 0,59 si formano fasi intertiziali, ovvero carburi molto stabili.
Ora, il molibdeno è uno ddgli elementi di lega che forma tale tipo di carburi.
Però non riesco a capire una cosa.
Solo i carburi MoC e Mo2C, appartenenti al secondo gruppo, sono da consierarsi fasi interstiziali, oppure anche i carburi del primo gruppo Mo6C, Mo23C6 e Mo3C sono da considerarsi fsi interstiziali?
Mi scuso per la latitanza e rispondo ben volentieri.
Ultimamente il tempo da dedicare agli acciai ed ai coltelli si sta avvicinando paurosamente allo zero assoluto e come ben sai a tale temperatura c'è la fine del coltellinaio hobbista. Ma bando alle ciance.
Nella precedente discussione avevo preso degli appunti, che riguardatoli posso aggiungere.
Nei carburi interstizionali o metallici, regola di hagg soddisfatta, il carb. occupa tutte le cavita ottaedriche ( MC ) o la metà di esse ( M2C ) la loro struttura deriva da quella dei metalli ( CFC o EXC ), sono composti veri e propri e c'è un forte legame metallo - carbonio.
La formazione dei composti nei quali l'atomo di carb. risiede in una cavita ottaedrica, ed è a contatto con gli atomi M vicini, ha luogo se r/C diviso r/M è inferiore a 0,59.
In altri, esempio M6C, i carburi si trovano in gabbie a diversa geometria e sono semi-interstiziali, regola di Hagg disattesa.
Spero di esserti stato utile.
ciao
Grazie per la risposta.
Interessante, però c'è ancora una cosa che non capisco.
La "r" cosa indica?
Mi spiego meglio. La regola di Hagg dipende dal rapporto tra il raggio atomico del carbonio e quello dell'elemento di lega formatore di carburi.
Se tale rapporto è inferiore a 0.59 allora si dovrebbe forare un fase interstiziale.
Quindi non capisco come mai il carburo Mo6C non lo sia, dato che comunque il rapporto dovrebbe essere lo stesso di un carburo Mo2C , dato che l'emenento metallico è sempre il molibdeno (caso diverso sarebbe se fosse Fe3Mo3C).
Altra domanda. Ma quindi la struttura dei carburi interstiziali è CFC o EXC, solo che, in quella CFC, al posto degli atomi di Fe ci sono gli atomi metallici (ovvero degli elementi formatori di carburi, cioè Mo, V, W, Nb, Ti o Ta) e tutti i siti ottaedrici (MC) o la metà di essi (M2C) sono occupati da atomi di carbonio?
Rispondo molto volentieri.
Sono d'accordo con la tua risposta.
Si parla però di raggio covalente il quale varia perchè la dimensione di un atm non è costante, ma dipende dall'ambiente chimico in cui si trova.
Questo provoca due tipi di legame: covalente polarizzato e non polarizzato (nube elettronica distribuita non simmetricamente e simmetricamente).
Ciò determinerebbe (ma non credo sia il solo motivo) siti sia ottaedrici (raggio del sito 0,067 A), che tetraedrici (raggio 0,127 A), ciò nelle strutture cfc.
Comunque, con valori diversi, anche nelle strutture ccc e exe.
Nei carburi MC e M2C i siti sono solo ottaedrici.
Forse sono stato troppo sintetico, ciao
Si sono stato troppo sintetico, faccio ammenda.
Nei carburi MC e M2C vengono occupati solo gli spazi ottaedrici,rispettivamente tutti o la metà.
Nei carburi complessi solo quelli tetraedrici.
Nei carburi M6C, metà di essi.
Forse così è più chiaro.
Ciao
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