Eisen-Kohlenstoff-Diagramm

Drucken
Übersicht Stahllexikon

Das Zustandsdiagramm Eisen-Kohlenstoff (Abk.: EKS) besteht eigentlich aus zwei Diagrammen: Dem metastabilen Diagramm Fe-Fe3C für Stahl (durchgezogene Linien) und dem stabilen Diagramm Fe-C für Gusseisen (gestrichelte Linien). Stahl basiert auf einem C-Gehalt zwischen 0% (reines Eisen) und max. 2,06% (Punkt E). Während der Zementit Fe3C aufgelöst und auch gebildet werden kann, liegt im Gusseisen der Kohlenstoff als Grafit vor, der nicht veränderbar ist. Das EKS ist nur für un- und niedriglegierte Stahlsorten und für Vorgänge bei langsamer Erwärmung und/oder Abkühlung anwendbar und aussagekräftig.
Die Felder im EKS sagen aus, dass in diesem Gebiet eine bestimmte Gefügeform vorliegt: Ferrit (fast reines Eisen, auch α-Mischkristall genannt mit kubisch-raumzentrierter  Gitterstruktur, Krz-Metallgitter), Perlit (Mischung aus Ferrit und Zementit), Austenit (γ-Mischkristall aus Eisen und Kohlenstoff mit kubisch-flächenzentrierter Gitterstruktur, Kfz-Metallgitter, Fe3C löst sich darin auf) usw. Wird eine Grenzlinie überschritten, bspw. durch Erwärmung oder Abkühlung, ändert sich die Struktur des Stahls und damit seine Eigenschaften. Daraus ergeben sich die Temperaturen für das Normalglühen, Weichglühen, Diffusionsglühen oder Grobkornglühen einer unlegierten Stahlsorte, die von dessen C-Gehalt abhängen.
Bei Raumtemperatur bestehen alle Stähle, die nach dem EKS langsam abgekühlt wurden, aus den beiden Phasen Ferrit und Zementit (Fe3C). Ferrit ist weich und verformungsfähig, Zementit hart und spröde. Je nach Mischungsverhältnis, Form und Anordnung dieser Phasen können unterschiedliche Stahleigenschaften eingestellt werden: Vom verformungsfähigen , C-armen Tiefziehstahl (vorwiegend Ferrit) bis zum verschleißfesten, C-reichen Werkzeugstahl (Perlit mit Zementit). Mit zunehmendem C-Gehalt des Stahls sinkt seine Schmelztemperatur.
Wichtige Eckwerte für Stahl:
Bei 0% C besteht das Gefüge zu 100% aus Ferrit, bei 0,8% C zu 100% aus Perlit. Ein Stahl mit 0,4% C hat also ein Glühgefüge aus 50% Ferrit und 50% Perlit, ein Stahl mit 0,2% C besteht aus ca. 75% Ferrit und 25% Perlit.

s. Austenit
s. Diffusionsglühen
s. Ferrit
s. Grobkornglühen
s. Kfz-Metallgitter
s. Krz-Metallgitter
s. Normalglühen
s. Perlit
s. Weichglühen
s. Zementit
s. Zustandsdiagramm

 

Bild 20. Eisen-Kohlenstoff-Diagramm für das metastabile System Fe-Fe3C