Material föreläsning 8. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Material föreläsning 8. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm"

Elin Åström
för 8 år sedan
Visningar:

1 Material föreläsning 8 HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

2 Tisdag 15:e December 10:15 16:00 PPU105 Material Förmiddagens agenda Mikrostrukturen i material, fasdiagram ch GLU 2 Paus Processning av metaller ch Eftermiddagens agenda Redovisning av gruppuppgift 13:15 14:00: 4, 11, 12, 13 14:15 15:00: 14, 15, 16, 17 15:15 16:00: 18, 19 & 20 2

3 Mikrostrukturen i material kapitel 19

4 Processerna ändrar egenskaperna Egenskaper som styrka och resistivitet beror på mikrostrukturen och mikrostrukturen beror på processerna Sammansättning + Processer -> Mikrostruktur + Egenskaper Det blir inte sockerkaka bara för att man har rätt ingredienser Det behövs en sockerbagare också!

5 Processhistora Figuren visar processhistorian för en cykelram av aluminium Materialprocesser sker ofta i flera steg Varje steg har en karakteristisk termisk historia Konstruktörer ska se upp med oönskade effekter i svetsningsfasen Design fokuserar på egenskaperna hos den färdiga produkten men vissa egenskaper är också kritiska under själva processen Figure 19.1

6 Mikrostruktur - Översikt Metaller Glas och Keramer Figure 19.2 Figure 19.3

7 Polymerer och Elastomerer Målet med formningsprocesser är att få rätt form med rätt egenskaper Formen uppnås genom att kontrollera visköst flöde eller plasticitet Egenskaperna uppnås genom att kontrollera mikrostrukturens omvandling Figure 19.4

8 Fasdiagram och transformationer GLU 2

9 Fasdiagram - Terminologi Metallegering Blandning av en metall med andra metaller eller icke-metaller Komponenter De kemiska element som ingår i en legering Binär legering Legering som består av två komponenter Koncentration Definierar andel av en komponent i vikt % eller atom %

10 Fas All delar av en legering med samma atomstruktur är del av samma fas I en binär legering har den fasta mikrostrukturen tre olika former En enda fas Två separata faser En kemisk förening med en separat fas Fast lösning En fas där olika atomer är lösta i varann så att de är jämnt fördelad på en atomär skala

11 Tillstånd för en legering Faser, en eller flera Viktsandelar av varje fas Sammansättning av varje fas Termodynamisk jämvikt Tillståndet är stabilt och vill inte ändras Jämviktstillstånd Tillstånd med lägsta fria energin, Gibbs fria energi, för en given sammansättning, temperatur och tryck

12 Enkla Fasdiagram Figure GL2.1 Fasdiagram Diagram med temperatur och sammansättning som axlar som visar jämviktstillståndet Likviduslinje Fasgräns som begränsar vätskefasen nedåt Soliduslinje Fasgräns som begränsar den enfasiga fasta fasen uppåt

13 Isomorfa fasdiagram Enklaste exemplet där den fasta fasen är en fast lösning för alla sammansättningar Det här är dock ovanligt då de flesta legeringar har en gräns för hur mycket ett material kan lösas i det andra Figure GL2.2

14 Figure GL2.3 Löslighetsgräns En sammansättning då ett element inte längre kan lösas i ett annat vid en given temperatur Figuren visar ett fasdiagram för vatten och socker Vid en given punkt kan inte mer socker lösas i vattnet Vid en motsvarande punkt kan sockret inte absorbera mer vatten Det här är mättade lösningar och är typiskt för blandning av två faser Löslighetsgränsen för båda faserna ökar med temperaturen

15 Figure GL2.4 GL2.4 är en del av ett fasdiagram för höga och låga temperaturer GL2.5 är det kompletta fasdiagrammet med den eutektiska punkten Figure GL2.5 Eutektisk punkt Lägsta temperatur för vätskefasen

16 Figure GL2.6 Tillståndspunkt Kombination av temperatur och sammansättning som definierar systemets tillstånd Konod (Tie line) Horizontell linje genom tillståndspunkten som slutar vid fasgränserna

17 Figure GL2.6 Enkelfas region Fas och legeringssammansättning sammanfaller Tvåfas region Fassammansättningarna är de på faslinjen vid vardera änden av konoden

18 Järn kol fasdiagram Diagrammet visar upptill 6.7 vikt % kol Det täcker alla gjutjärn och stål Lösligheten för kol beror mycket på temperaturen då järn byter från BCC till FCC vid höga temperaturer De interstillära hålen som löst kol upptar är mycket mindre i BCC än i FCC vilket gör att mindre mängd kol kan lösas Figure GL2.13

Eutektoid punkt Lägsta gräns för ett en-fas område mellan två fallande fasgränser som möts i ett V Peritektisk punkt Inverterat V som avslutar ett enfas område; max temperatur för denna fas Figure

19 Eutektoid punkt Lägsta gräns för ett en-fas område mellan två fallande fasgränser som möts i ett V Peritektisk punkt Inverterat V som avslutar ett enfas område; max temperatur för denna fas Figure GL2.14 En-faser i Järn Ferrit: a-järn (BCC) med upp till 0,035 vikt % kol Austenit: g-järn (FCC) med upp till 2,1 vikt % kol d-järn: (BCC) med upp till 0,08 vikt % kol Cementit: Fe 3 C, en kemisk förening med 6,7 vikt % kol

20 Fastransformationer och Mikrostrukturens utveckling När temperaturen varierar i en process så ändras jämviktstillståndet och material ändras mot det genom fastransformationer Fastransformationerna avgör vilka faser som är närvarande och hur de är fördelade: Den slutliga mikrostrukturen

21 Stelning av järn vid jämvikt Figure GL2.23 Om rent järn kyls sakta från ovan kokpunkten så uppvisar temperaturkurvan två tydliga platåer samt två mindre Vid varje platå sker en fastransformation vid konstant temperatur

22 Stelning av legering Figure GL2.24 Legeringar stelnar över ett temperaturintervall mellan likvidus och soliduslinjen. Fastransformeringarna sker inte vid konstant temperatur

Relevanta dokument

Material föreläsning 8. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Material föreläsning 8. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson Material föreläsning 8 HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson Tisdag 13:e December 10:15 12:00 PPU105 Material Förmiddagens agenda Mikrostrukturen i material, fasdiagram ch 19.1-4 GLU 2 Paus Processning av