c) a ferit, b ferit peclit, c peclit
2.5.2.5Tạo thành cacbit
Trừ các nguyên tố Si, Ni, Al, Cu, Co không tạo thành được cacbit trong thép (chỉ có thể hòa tan vào sắt), các nguyên tố hợp kim còn lại gồm Mn, Cr, Mo, W, Ti, Zr, Nb ngoài khả năng hòa tan vào sắt còn có thể kết hợp với cacbon thành cacbit.
Người ta nhận thấy rằng số điện tử của phân lớp nd (3d, 4d, 5d) trong nguyên tử của nguyên tố nào càng bị thiếu thì nguyên tố đó càng có ái lực mạnh với cacbon và tất nhiên là trong thép (chủ yếu là sắt) chỉ nguyên tố nào có số điện tử của phân lớp nd ít hơn của Fe (là 6) thì mới có khả năng tạo thành được cacbit.
Phù hợp với số thiếu hụt của điện tử, các nguyên tố tạo thành cacbit trong thép theo thứ tự từ yếuđến mạnh như sau:
Fe (6), Mn (5), Cr (5), Mo (5), W (4), V (3), Ti (2), Zr (2), Nb (2) [số trong ngoặc là sốđiện tử trong phân lớp nd], trong đó:
- Mn và Cr là các nguyên tố tạo thành cacbit trung bình. - Mo và W là các nguyên tố tạo thành khá mạnh.
- V là nguyên tố tạo thành cacbit mạnh.
- Ti, Zr, Nb là các nguyên tố tạo thành cacbit rất mạnh.
Khi đưa vào thép các nguyên tố này, cacbon sẽ ưu tiên kết hợp với các nguyên tố mạnh trước. Tùy theo nguyên tố hợp kim (Me) đưa vào và hàm lượng của nó, trong thép hợp kim có các pha cacbit sau.
Hình 2.10 Ảnh hưởng của Mn (a) và Cr (b) đến các vùng a và g trên giản đồ Fe-C.
- Xêmentit hợp kim (Fe, Me)3C. Khi thép chứa một lượng ít (1 ÷ 2)% các nguyên tố tạo cacbit trung bình và khá mạnh là Mn, Cr, Mo, W chúng hòa tan thay thế vị trí các nguyên tử Fe trong xêmentit tạo nên xêmentit hợp kim (Fe, Me)3C. Xêmentit hợp kim có tính ổn định cao (khó phân hủy, kết tụ khi nung) hơn xêmentit chút ít. Nhiệt độ tôi có tăng đôi chút.
- Cacbit với kiểu mạng phức tạp. Khi hợp kim hóa đơn giản (chỉ bằng một nguyên tố hợp kim) song với lượng lớn (> 10%) Cr hoặc Mn (có dC / dMe > 0,59) chúng tạo nên với C loại cacbit với kiểu mạng phức tạp như: Cr7C3, C23C6, Mn3C. Các đặc tính của cacbit này là:
+ Cóđộ cứng cao (hơn xêmentit một chút).
+ Có nhiệt độ chảy không cao lắm, trong khoảng (1550 ÷ 1850)oC (cao hơn xêmentit), nên có tính ổn định cao hơn. Nhiệt độ tôi của thép phải cao hơn
1000oC.
- Cacbit kiểu Me6C. Trong các thép chứa Cr với W hoặc Mo sẽ tạo nên cacbit loại Me6C với kiểu mạng phức tạp, trong đó Me là các nguyên tố Cr, W, Mo và cả Fe. Loại cacbit này còn khó hòa tan vào austenit hơn và ổn định hơn loại trên. Nhiệtđộ tôi của thép trong khoảng (1200 ÷ 1300)oC.
- Cacbit với kiểu mạng đơn giản MeC (Me2C). Các nguyên tố tạo thành cacbit mạnh và rất mạnh là V, Ti, Zr, Nb khi đưa vào thép với lượng ít (0,1%) cũng có khả năng liên kết hết với cacbon thành cacbit như VC, TiC, ZrC, NbC, chúng chính là pha xen kẽ với kiểu mạng đơn giản (vì dC/dMe <
0,59).