Material - Repetition. VT1 1,5 p Janne Färm

Relevanta dokument
Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

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

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

TENTAMEN Material. Moment: Tentamen (TEN1), 3,5 högskolepoäng, betyg 3, 4 eller 5. Skriv din kod, kurskoden och kursnamn på varje inlämnat blad!

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

Material lektion 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Härdningsmekanismer OBS: Läs igenom handledningen för laborationen.

Material föreläsning 9. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Färm

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Process struktur egenskaper laboration 2, TMKM 11

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Material repetitionsföreläsning 10. HT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Material. VT1 1,5 p Janne Färm

7,5 högskolepoäng. Metalliska Konstruktionsmaterial. Tentamen ges för: Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Konstruktionsmaterial, 4H1068, 4p. Kursinformation. De vanligaste korrosionstyperna. Föreläsning 14: Kärnbildning, tillväxt och omvandling

Kursinformation. Materiallära för Maskinteknik, 4H1063, 4p. Repetion: Kärnbildning och tillväxt. Repetion: Eutektoida fasdiagrammet för stål

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.2 Utveckling av mikrostruktur. [Callister ch. 9, lite Mitchell & Porter-Easterling]

Utvecklingen av mikrostruktur i metaller Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.2 Utveckling av mikrostruktur

Material lektion 1. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Metaller och legeringar

Att svetsa i höghållfast stål lätt men inte simpelt. Eva-Lena Bergquist ESAB AB

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

50 poäng. Rättningstiden är i normalfall 15 arbetsdagar, annars är det detta datum som gäller:

Dragprov, en demonstration

VÄRMEBEHANDLAD STÅNG FRÅN OVAKO

Materiallära för Maskinteknik, 4H1063, 4p. Repetition: Olika typer av defekter i material (påverkar materialets mek. eg.) Repetition: Punktdefekter

Viktigt! Glöm inte att skriva Tentamenskod på alla blad du lämnar in.

Allmänna anvisningar: <Hjälptext: Frivilligt fält. Skriv här ytterligare information som studenterna behöver>

ALLOY 600 UNS N06600, , NiCr15Fe


Konisk Kugg. Material och Verktyg. 1

Materialfysik vt Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik. [Mitchell 3.0; lite ur Porter-Easterling 5.4]

Gjutjärn som konstruktionsmaterial

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 01

Material föreläsning 6. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

FASDIAGRAM OBS: Läs igenom handledningen före laborationen.

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 23 77

ALLMÄNNA EGENSKAPER ///////////////////////////////////////////////////////////////

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.1 Fasdiagram

7.2 Zinkbadet - legeringsämnens inverkan

Material föreläsning 3. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Materiallaboration. Materialprovning

Tillåtna hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Formelblad m.m. sitter sist i tentan SVAR SKALL ALLTID ÅTFÖLJAS AV MOTIVERING.

Värmebehandling 2013 Anders Ullgren

Levererar maskiner och förnödenheter till stålverk och smedjor, bl.a:

Kursinformation. Materiallära för Maskinteknik, 4H1063, 4p. Repetion: Interstitiell diffusion. Repetion: Diffusionsmekanismer

Dislokationer och kristallgitter Gitter: tätpackade plan och riktningar är gynnade. Kapitel 8: Mekanismer att härda material

Mekaniska Egenskaper och Brottanalys

Allmänt om ternära fasdiagram Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.3 Ternära fasdiagram

Materialfysik vt Fasta ämnens termodynamik 4.3 Ternära fasdiagram. [Mitchell 2.2; Callister 12.7, mm]

Rostfritt stål SS-stål Stainless steel SS steel 25 84

SmeBox stål och applikationer. Anneli Anhelm

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

Materiallära för Maskinteknik, 4H1063, 4p

Ämnen runt omkring oss åk 6

Produktutveckling 3 Handledare: Rolf Lövgren Utfört av: Adnan Silajdzic

EcoCut ProfileMaster den nya generationen

Att beakta vid konstruktion i aluminium. Kap 19

Tillåtna hjälpmedel: Typgodkänd räknare, Formelblad m.m. sitter sist i tentan

Vad är rostfritt stål? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

Evolution inom Dynamisk fräsning

Hållfasthetslära. HT1 7,5 hp halvfart Janne Carlsson

Kursinformation. Materiallära för Maskinteknik, 4H1063, 4p. Repetion: Olika brottyper. Repetion: Olika utseende av brott

TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL

ALLMÄNNA EGENSKAPER ///////////////////////////////////////////////////////////////

4 Hållfasthet. 4 Hållfasthet. 4.1 Stålskruv Utdrag ur ISO 898-1:1999.

Konstruktionsmaterial, 4H1068, 4p. Kursinformation. Repetion: Plastisk (bestående) deformation. Repetion: Sträckgräns, σ 0.2

Lokal värmebehandling Rekristallisation- och mjukglödgning med hjälp av laser

TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL

Delrapport 16 Materialrapport

OBS: Borr med röda priser = NETTOPRIS

Introduktion till CES

GJUTNA MATERIAL. Ingemar Svensson

Termisk åldring av rostfritt gjutstål

Definition Materialfysik II Ht Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik. Massverkningslagen (eng. law of mass action ) Processer

Framställning av järn

ROSTFRIA MATERIAL MED LÄGRE LEGERINGSINNEHÅLL OCH BIBEHÅLLNA EGENSKAPER

Makes Industry Grow. Rostfritt Material. Korrosion

Smidesseminarium i Karlskoga 9 april Krister Axelsson. Uddeholms AB

MBT - Fräsar. High Performance V1.3

Bilaga 2. Ackrediteringens omfattning. Kemisk analys /1313

Eurokod 3 del 1-2 Brandteknisk dimensionering av stålkonstruktioner

Material, form och kraft, F4

Belastningsanalys, 5 poäng Tvärkontraktion Temp. inverkan Statiskt obestämd belastning

Lätta konstruktioner. HT2 7,5 p halvfart Lars Bark och Janne Carlsson

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

Klena dimensioner vid etappglödgning

1. Struktur egenskap samband

Douglas Hellström AB T F E Övrig hålbearbetning

SVENSK STANDARD SS

Föreläsning om metallers korrosion Prof. Christofer Leygraf, Materialvetenskap, KTH

Kursinformation. Materiallära för Maskinteknik, 4H1063, 4p. Repetion: Härdningsmekanismer. Repetion: Korngränshärdning (minskning av kornstorlek)

Lektion 1 1. Konstruktionsmaterial, 4H1068, 4p. Konstruktionsmaterial, 4H1068, 4p. Föreläsningar. Försäljning av kurslitteratur.

Nya produkter för skärteknikern

Järnfynd från Fyllinge

Varmförzinkning av höghållfasta stål - en utmaning. Mikko Arponen Rautaruukki Oyj Ruukki Production Raahe

Transkript:

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 på gammal tenta Viktiga avsnitt i kursen Vid tiotiden: Fikapaus 20 minuter Viktiga avsnitt i kursen, fortsättning Kort paus Frågor 2

Information gjut- och smideslab Tag på er oömma kläder då ni kommer att arbeta fysiskt Se till att vara på plats på Faktorigatan 8:15 resp. 13:15 Ni kommer att delas upp i 2 grupper på 5-6 personer Obligatorisk närvaro men ingen rapport 3

Tentamen KPP045 Måndag 23:e Mars 8:10 13:30 5h 20 Totalt 25 p, 19 p dynamik, 6 p material 10 p för godkänt varav minst 2 p från material 15 p för 4:a 20 p för 5:a 4

Exempel på gammal tentamen: Material-delen av KPP045 140311 1.1 Berätta vad de två olika typerna av diagram beskriver för något samt beskriv hur de olika diagrammen relaterar till varandra. (2p) 1.2 Beskriv en härdningsmetod där du 1.2.1 Styr hastigheten på den eutektoida reaktionen, (1,5p) 1.2.2 Undviker den eutektoida reaktionen, (1,5p) 1.2.3 Samt relatera hållfasthetsegenskaperna för det material du erhåller i de två olika fallen ovan till varandra (1p). 5

1.1 Berätta vad de två olika typerna av diagram beskriver för något samt beskriv hur de olika diagrammen relaterar till varandra. (2p) Det vänstra diagrammet är ett fasdiagram för järn- kol i jämvikt (vid konstant tryck). Det visar vilka olika faser som uppstår för olika blandningsförhållanden och temperaturer. Det visar även vilka mikrostrukturer som uppstår i olika två-fasområden, t.ex. perlit och ferrit. Det högra diagrammet är ett TTT-diagram (tid, temperatur, transformation) som visar hur tid och konstant temperatur påverkar fasbildningen vid en given sammansättning. En lodrät linje i fasdiagrammet motsvarar en given sammansättning och kan representeras av ett givet TTTdiagram 6

1.2 Beskriv en härdningsmetod där du 1.2.1 Styr hastigheten på den eutektoida reaktionen, (1,5p) 1.2.2 Undviker den eutektoida reaktionen, (1,5p) 1.2.3 Samt relatera hållfasthetsegenskaperna för det material du erhåller i de två olika fallen ovan till varandra (1p). 1.2.1 Vid den eutektoida reaktionen övergår austenit till perlit. Vid liten underkylning får man efter lång tid en grov perlit medan en större underkylning snabbt ger en finare, hårdare och sprödare perlit. 1.2.2 Genom att snabbt kyla ett stål, i detta fall på mindre än en sekund, så undviks den eutektoida reaktionen och mycket hård och spröd martensit bildas istället. Den är en övermättad metastabil lösning och visas inte i fasdiagrammet. 1.2.3 Martensiten blir mycket hårdare och sprödare än både grov och fin perlit. 7

Kursupplägg Material Föreläsningar Kursbok : Essentials of Materials Science and Engineering. Donald R Askeland, Wendelin J Wright 6 föreläsningar 1 i veckan v4 v9, torsdag förmiddag 10:15 12:00 Föreläsningarna behandlar kapitel 6 t.o.m. 16 i boken M1 Dagens föresläsning repetition och materialval M2 Kapitel 6&7 Mekaniska egenskaper M3 Kapitel 8&9 Deformationshärdning, glödgning och stelning M4 Kapitel 10&11 Fasta lösningar, fasdiagram och dispersionshärdning M5 Kapitel 12&13 Härdningsmekanismer M6 Kapitel 14,15&16 Metaller, Keramer och Plaster Länk till bra ordlista: http://beam.acclab.helsinki.fi/~knordlun/matfys/2007/ordlista-1.pdf Laborationer Lab 1 behandlar värmebehandling och härdning av stål Laborationen tar cirka 4 timmar Gjut och smideslaborationen är ett halvdags studiebesök 8

Materialvalstrategi från M1 En process med 4 steg Översättning Omformulera designkraven till designkritiska egenskaper Sållning Sålla bort alla material som inte klarar jobbet Rangordna Lista de material som bäst uppfyller kraven Dokumentera Undersök bästa materialens historia 9

Materialegenskaper från M2 Spänning och töjning är inga materialegenskaper Orsak och verkan Styvhet och styrka är materialegenskaper Elasticitetsmodulen, E Sträckgränsen R e (s y elastic limit, s s ) Brottgränsen R m (s ts tensile strength, s B ) Styvhet, styrka och densitet De mest centrala materialegenskaperna i mekanisk design 10

Spänning Töjning sega material, M2 Brottgränsen är det maximala värdet Sträckgränsen är slutet på det elastiska området Permanent deformation uppstår vid spänningar över sträckgränsen Materialet återfår inte sin ursprungliga form 11

Omslagstemperaturen Ductile-to-Brittle Transition från M3 Vid låga temperaturer blir många metaller och alla polymerer spröda När temperaturen sjunker ökar sträckgränsen för de flesta materialen vilket leder till en minskad plastisk zon Bara metaller med FCC-struktur förblir sega vid riktigt låga temperaturer

Stelning av legering från M4 Figure GL2.24 Legeringar stelnar över ett temperaturintervall mellan likvidus och soliduslinjen. Fastransformeringarna sker inte vid konstant temperatur

Fasreaktioner från M4 När en fassammansättning ändras med temperaturen så sker en fasreaktion I ett en-fas område så är sammansättningen av fasen alltid densamma som hela legeringen och ingen fasreaktion sker vid kylning I ett två-fas område så är fassammansättningarna givna av de två fasgränserna Sammansättningen ändras med temperaturen och fasreaktioner sker

Eutektisk Stelning, M4 En eutektisk reaktion är en tre-fas reaktion där en vätska kyls och bildar två fasta faser vid konstant temperatur: Vätska, L -> Fast fas α + Fast fas β Proportionerna mellan faserna avgörs av positionen av den eutektiska punkten längs konoden. Om punkten ligger nära ena sidan bildas en matris av den fasen med den andra fasen som små isolerade partiklar Vanligen tillväxer de två faserna parallellt och bildar tunna skivor Figure GL2.29 Figure GL2.30

Utskiljningshärdning och eutektiska fasdiagram: Kapitel 11 från M5 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 16

Stelning med 10 % Tenn från M5 Smältan stelnar till en fast lösning Under 140 C börjar en andra fas utskiljas Legeringen blir utskiljningshärdad % Pb*(10-2) = % Sn*(100-10) % Pb = % Sn*90/8 = (1-% Pb)*90/8 % Pb*(1+90/8) = 90/8 % Pb, a = 90/98 = 92 % % Sn, b = 8 % Vi 80 % av tennet i b-fasen och 20 % i a-fasen 17

Utskiljningshärdning genom fastransformationer och värmebehandling: Kapitel 12 från M5 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 18

Hastigheten för fastransformationer, M5 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 19

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 20

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 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 22

Perlit - en tvåfasstruktur med ferrit och cementit Perlit - en nanokomposit, metall-keram Perlit 89% ferrit 11 % cementit 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) 24

TTT-diagram för eutektoidiskt stål Tid Temperatur Transformation Visar vilken struktur som fås vid snabb kylning till olika temperaturer Perlit Bainit Martensit 25

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

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

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

Stål & gjutjärn, M6 Stål upp till 2,1 % kol Eutektoid reaktion Gjutjärn över 2,1 % kol Eutektisk reaktion För stål är den eutektoida delen av fasdiagram intressantast 29

Isoterma värmebehandligar Perlit fås vid temperatur över 550 C Bainit fås vid temperatur under 550 C 30

Martensitbildning Ökad kolhalt sänker temperaturen för martensitbildning 31

Härdsprickor Vid för snabb kylning kan stålet spricka 32

Härdning med hålltid ovan M s Låt hela detaljen bli genomvarm strax ovanför M s 33

CCT-diagram Continuous Cooling Transformation TTT diagram Konstant temperatur CCT diagram Sjunkande temperatur CCT diagram hjälper oss att välja kylning 34

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 35

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 11 17 % 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 36

Icke järnhaltiga legeringar: Kapitel 14 Low alloy steel Nickel-based superalloys Titanium alloys 1000 Wrought magnesium alloys Age-hardening wrought Al-alloys Cast iron, ductile (nodular) Yield strength (elastic limit) (MPa) 100 10 1 2000 5000 10000 20000 Density (kg/m^3) 37

Sträckgräns och densitet för några olika legeringar (CES EduPack) Legering Sträckgräns Densitet [MPa] [kg/m 3 ] normalt Magnesium 115 410 1500 1950 (1740) Aluminium 95 610 2500 2900 (2700) Titan 750 1250 4400 4800 (4510) Nickel 300 1900 8830 8950 (8900) Låglegerat Stål 400 1500 7800 7900 (7870) Rostfritt Stål 170 1000 7600 8100 38

Viktiga egenskaper hos aluminium Låg vikt 2,7 g/cm 3 ungefär en tredjedel av järn Hög hållfasthet Legeringar har brottgränser på 700 MPa och behåller sin goda seghet även vid låga temperaturer God korrosionshärdighet Bildar ett tunt oxidskikt Hög ledningsförmåga för både värme och elektricitet, cirka 60 % av den hos ren koppar Lättbearbetat Väl lämpat för plastisk bearbetning Lätt att återvinna - Kräver bara 5 % av den energi som går åt vid primärframställning 39

Magnesium och magnesiumlegeringar Magnesiums mest utmärkande egenskap är den låga densiteten, 1,7 g/cm 3 Magnesium framställs genom smältelektrolys ur magnesiumklorid Magnesium i ren form är mjukt med låg hållfasthet Magnesium har HCP struktur och är inte lika segt som Al Magnesiumlegeringar innehåller: Aluminium 6-8 % Zink 0 2 % Mangan Magnesium kan härdas genom upplösning och varmåldring 40

Titanlegeringar Titan och Titanlegeringar började säljas så sent som på 50-talet Titanlegeringars egenskaper: Mycket god korrosionshärdighet, lämpligt för inplantat Låg densitet 4,5 g/cm 3, en lättmetall Goda hållfasthetsegenskaper Goda egenskaper även vid höga temperaturer, > 500 C Titan legeras med: Palladium för att förhöja korrosionshärdigheten Aluminium och tenn, vanadin eller mangan för högre sträckgräns 41

Keramers egenskaper Hög hårdhet Hög E-modul, nästan dubbelt så stor som för stål Bibehållen hållfasthet vid höga temperaturer Ofta låg densitet jämfört med metaller Låg termisk värmeledningsförmåga Hög korrosionshärdighet 42

Mekaniska egenskaper för plaster Termoplaster Låg styvhet och låg sträckgräns Hög duktilitet Tydlig glastemperatur, Tg, där plasten mjuknar Kan återvinnas Härdplaster Högre sträckgräns Betydligt sprödare än termoplaster Ingen tydlig glastemperatur utan smälttemperaturen, Tm styr Kan inte återvinnas annat än som nedmalt fyllmedel Elastomerer Låg styvhet och olinjärt elastiska Elastisk töjning på över 200 % 43