Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Material. VT1 1,5 p Janne Färm"

Ulla Samuelsson
för 7 år sedan
Visningar:

1 Material VT1 1,5 p Janne Färm

2 Torsdag 19:e Februari 10:15 12:00 Föreläsning M5 KPP045 Material-delen Förmiddagens agenda Utskiljningshärdning och eutektiska fasdiagram: Kapitel 11 Utskiljningshärdning genom fastransformationer och värmebehandling: Kapitel 12 Paus Värmebehandling av stål: Kapitel 13 2

Utskiljningshärdning och eutektiska fasdiagram: Kapitel 11 Utskiljningshärdning Utskiljda partiklar stoppar dislokationerna a) Mjuk seg kontinuerlig matris med

3 Utskiljningshärdning och eutektiska fasdiagram: Kapitel 11 Utskiljningshärdning Utskiljda partiklar stoppar dislokationerna a) Mjuk seg kontinuerlig matris med hårda begränsade partiklar b) Många små partiklar maximerar arean mellan faserna c) Runda partiklar minskar risken för sprickor d) Högre koncentration ökar styrkan 3

4 Eutektiska fasdiagram Exempel Bly - Tenn Bly löser max 19 % Tenn Tenn löser max 2,5 % Bly 61,9 % Tenn ger en eutektisk sammansättning 4

5 Stelning med 2 % Tenn Smältan stelnar till en fast lösning Lösningen är mättad vid rumstemperatur En en-fasig struktur 5

6 Stelning med 10 % Tenn Smältan stelnar till en fast lösning Under 140 C börjar en andra fas utskiljas Legeringen blir utskiljningshärdad % a = (100-10)/(100-2) = 92 % % b = (10-2)/(100-2) = 8 % Vi får 80 % av tennet i b-fasen och 20 % i a-fasen 6

7 Eutektisk stelning med 61,9 % Tenn Vid 183 C stelnar smältan till en lamellär två-fas struktur Det blir en eutektisk legering 7

8 Eutektisk stelning En eutektisk stelning sker vid konstant temperatur precis som för en ren metall 8

9 Eutektisk struktur 9

10 Hypoeutektisk stelning Först stelnar a-korn Vid 183 C bildas en eutektisk struktur Därefter utskiljs tenn ur a-fasen 10

11 Hypoeutektisk och hypereutektisk struktur 11

12 Hypoeutektisk stelning 12

13 Härdning av Bly - Tenn 13

14 Utskiljningshärdning genom fastransformationer och värmebehandling: Kapitel 12 Vad styr hur fort en fastransformation sker? En fastransformation innebär att atomer flyttar på sig En ny gitterstruktur bildas, t.ex FCC -> BCC Nya faser bildas: a -> a + b Atomerna måste vilja flytta på sig! Vi har ändrat temperaturen så att en ny fas är mer gynnsam Ju större underkylning vi har desto större vilja till förändring Vi får initiering av nya faser Atomerna måste kunna flytta på sig! Diffusion kräver värme Ju kallare desto långsammare kan atomerna flytta på sig Vi får tillväxt av nya faser 14

15 Hastigheten för fastransformationer Hastigheten beror på två faktorer Underkylning påskyndar initiering Hög temperatur påskyndar tillväxt Totala hastigheten blir högst för en kritisk temperatur Tid för fastransformeringen kan beskrivas med TTT-diagram 15

16 Utskiljningshärdning En förutsättning är att legeringen kan fås att anta en-fas struktur Därefter kyls legeringen och blir då övermättad Den nya fasen måste utskiljas optimalt 16

17 Paus Dags för en bensträckare! 17

18 Härdning - åldring Genom släckning fås en övermättad lösning Åldring vid förhöjd temperatur påbörjar utskiljning Först utskiljs metastabila koherenta partiklar Vid överåldring utskiljs stabila inkoherenta partiklar 18

19 Icke-koherenta Koherenta partiklar Koherenta partiklar hindrar effektivt dislokationer 19

20 Effekter av åldringstemperatur och tid Åldring vid låg temperatur ger bättre resultat timmar är dock drygt ett år! 20

21 Eutektoid reaktion Fasdiagram för stål Fe Fe 3 C fasdiagram Med 0,8 vikt % kol får vi en eutektoid reaktion vid 727 C g -> a + Fe 3 C 21

22 Perlit - en tvåfasstruktur med ferrit och cementit Perlit - en nanokomposit, metall-keram Perlit 89% ferrit 11 % cementit 22

23 Hypoeutektoidiskt stål Hypereutektoidiskt stål Perlit i ferrit då kolhalten är under 0,8 % (segt) Perlit i cementit då kolhalten är över 0,8 % (sprött) 23

24 TTT-diagram för eutektoidiskt stål Tid Temperatur Transformation Visar vilken struktur som fås vid snabb kylning till olika temperaturer Perlit Bainit Martensit 24

25 Mekaniska egenskaper för eutektoidiskt stål Kolhalt 0,8 vikt % Brottgräns och Brottförlängning s.f.a. transformationstemperaturen 25

26 Martensitens kristallstruktur, BCT När austenitens FCC-struktur ändras till ferritens BCC-struktur fångas kolatomerna BCC-kuben blir tetragonal, BCT 26

27 Martensitens hårdhet, HRC, s.f.a. vikt % kol Hårdheten ökar med kolhalten upp till 0,6 vikt % kol 27

28 Anlöpning av martensit Vid anlöpning återfås en del av stålets seghet Höjs anlöpningstemperaturen sjunker hårdheten 28

29 Värmebehandling av stål: Kapitel 13 29

30 Stål & gjutjärn Stål upp till 2,1 % kol Eutektoid reaktion Gjutjärn över 2,1 % kol Eutektisk reaktion För stål är den eutektoida delen av fasdiagram intressantast 30

31 Temperaturer för olika värmebehandlingar Normalisering Glödgning Sfäroidiserande glödgning Rekristalliserande glödgning Avspänningsglödgning 31

32 Isoterma värmebehandligar Perlit fås vid temperatur över 550 C Bainit fås vid temperatur under 550 C 32

33 Värmebehandling med varierad temperatur Olika faser kan fås genom att använda flera temperaturer 33

34 Martensitbildning Ökad kolhalt sänker temperaturen för martensitbildning 34

35 Härdsprickor Vid för snabb kylning kan stålet spricka 35

36 Härdning med hålltid ovan M s Låt hela detaljen bli genomvarm strax ovanför M s 36

37 CCT-diagram Continuous Cooling Transformation TTT diagram Konstant temperatur CCT diagram Sjunkande temperatur CCT diagram hjälper oss att välja kylning 37

38 CCT diagram för stål med 0,2 % kol 38

Legerade stål Ytterligare legeringsämnen påverkar både fasdiagram och TTT diagram Legeringsämnen ökar härdbarheten genom att fördröja bildningen av perlit och

39 Legerade stål Ytterligare legeringsämnen påverkar både fasdiagram och TTT diagram Legeringsämnen ökar härdbarheten genom att fördröja bildningen av perlit och bainit Vi kan då släcka i luft Fasdiagram påverkas av ytterligare legeringsämnen Ex. Mangan sänker både temperatur och koncentration för den eutektoida punkten 39

40 Rostfritt stål Rostfritt stål innehåller krom Mer än 11 % krom Kromet bildar en tunn skyddande hinna av kromoxid på ytan Ferritiskt rostfritt stål Upp till 30 % krom, mindre än 0,12 % kol Magnetiskt men går ej att värmebehandla Martensitiskt rostfritt stål % krom, 0,1 1,0 % kol Kan härdas och är ett populärt knivstål Austenitiskt rostfritt stål Innehåller nickel som gör austeniten stabil vid rumstemperatur 18/8-stål innehåller 18 % krom och 8 % nickel 40

Relevanta dokument

Material - Repetition. VT1 1,5 p Janne Färm

Material - Repetition. VT1 1,5 p Janne Färm Material - Repetition VT1 1,5 p Janne Färm Torsdag 12:e Mars 9:15 12:00 repetition KPP045 Material-delen Förmiddagens agenda Information om gjut- och smideslaborationen Tentamen: Omfattning och exempel