ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK. Anyagismeret 2016/17. Szilárdságnövelés. Dr. Mészáros István Az előadás során megismerjük"

Ilona Tamás
7 évvel ezelőtt
Látták:

hu 1 Az előadás során megismerjük A szilárságnövelő eljárásokat;

1 ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Anyagismeret 2016/17 Szilárdságnövelés Dr. Mészáros István 1 Az előadás során megismerjük A szilárságnövelő eljárásokat; Az eljárások anyagszerkezeti alapjait; Technológiai alkalmazási lehetőségüket. 2 1

2 Szilárdságnövelési eljárások Képlékenyalakítás Szemcsefinomítás Ötvözés Alkalmas hőkezelési eljárások a) kiválásos keményedés b) diszperziós keményedés c) allotrop átalakulás esetén. 3 A képlékenyalakítás hatása Szilárdság Diszlokációsűrűség Hidegalakítás során megváltoznak a mechanikai jellemzők. Az anyag szilárdsága nő, képlékenysége és szívóssága csökken. Az aktuális folyáshatár, illetve a feszültség növekedése a következő egyenletekkel írható le: 4 2

3 n c k ahol n - keményedési kitevő, c, k - anyagi paraméterek, ρ - diszlokációsűrűség Mechanikai tulajdonságok változása Feszültség MPa R m R e Lágyacél Z Kontrakció % Alakváltozás mértéke % 5 Szemcsehatár hatása szemcsehatár A szomszédos krisztallitok egymástól eltérő orientációja miatt a szemcsehatárok akadályozzák a diszlokációk mozgását az egyik szemcséből a másikba. 6 3

4 Szemcsehatárok hatása A határon felhalmozódó diszlokációk feszültségtere (feszültségcsúcs) indítja meg az alakváltozást a szomszédos krisztallitban. Szemcseméret szemcsehatáron felhalmozódó diszlokációk száma Inhomogén alakváltozás 7 Szemcseméret hatása R e acél alumínium nagy szemcse Hall Petch-egyenlet kis szemcse 1 2 d R R kd e e0 1 2 R e0 - egykristály folyási határa, d - szemcseátmérő, k - anyagtól függő állandó 8 4

5 Ötvözés hatása 1. Cottrell-atmoszféra Szilárdoldatos keményítésnél az ötvözőatomok egy része a diszlokácó környezetében helyezkedik el. Az alapfém atomjainál kisebb atomok a csúszósík felett (a nyomott zónában), a nagyobbak a csúszósík alatt (a húzott zónában) helyezkednek el, ez a Cottrell-atmoszféra. 9 A szilárdságnövelés alapvető oka, hogy az oldott atomok torzítják a rácsot, ezzel növelik a rács energiatartalmát. További ok, hogy a diszlokációkat nehéz leszakítani a Cottrell-atmoszféráról. Az ötvözőatomok szilárdságnövelő hatása: 2 r r 0 G C r 0 ahol G a csúsztató rugalmassági modulusz C az ötvöző atom koncentrációja r 0 az alapfém atomsugara r az ötvöző fém atomsugara. 10 5

6 Az ötvözőelemek hatása a Cu-alapú ötvözetek folyáshatárára Be Fém sugár (r-r Cu )/r Cu *100 nm Cu Zn Al Sn Ni Si Be ,2 % 12,0 % 18,1 % -2,7 % -8,0 % -10,8 % R p0,2 MPa 0 Si Sn Al Ni Zn Tömeg % 11 Ötvözés hatása 2. Az interstíciós ötvözők szilárdságnövelő hatása (nagyságrenddel) erősebb mint a szubsztitúciós ötvözőké. 12 6

7 Kiválásos keményedés Feltételek (binér rendszerben) Az egyik alkotó szilárd állapotban korlátoltan, de jelentős mértékben oldódik a másikban. A oldódás mértéke a hőmérséklettel csökken. Az oldó fém lágy és szívós. A kiváló fázis kemény és szilárd. A kiválás kezdetben koherens. Példák nemesíthető ötvözetekre (korlátolt oldódás, vegyületfázis kiválása) Al-Cu: Al 2 Cu; Al-Mg-Si: Mg 2 Si; Al-Zn-Mg: Zn 2 Mg 13 Kiválásos keményítés folyamata T Hőmérséklet Homogenizálás Edzés Öregítés A koncentráció B idő Mesterséges és természetes öregítés Eredeti Edzett Öregített Túltelített szilárd oldat szegregáció (precipitáció) metastabil állapot 14 7

8 (túltelített) (I) + G.P. zónák (II) + (koherens) (III) + (szemikoherens) (egyensúlyi) + (inkoherens) Alapfém Diffúzió Diffúzió Ötvöző Túltelített szilárd oldat Guinier-Preston zóna kiválás (1-10 d vastag, d átmérő) (koherens) Szilárdság növelési mechanizmusok Koherens fázishatár csúszósíkok folytatódnak kiválásokat a diszlokációk átmetszik Torzult tartományok diszlok. mozgás nehezedik Inkoherens határok diszlokáció - kiválás kölcsönhatás (forrás) Orowan-mechanizmus (folyáshatár) G b D Kiválások átmérője nő D (kiválások közötti távolság) csökken: túlöregítés 8

Acél diszperziós keményítése Az adott ötvözetnél diszperziós keményítés történik Az

szilárdságnövevekedés kicsi, a kis mennyiségű cementit miatt.

mélyíteni az anyagtudományi ismereteket: Mágneses anyagok (BSc) BMEGEMT AMMMA Mágneses

9 Acél diszperziós keményítése Az adott ötvözetnél diszperziós keményítés történik Az szilárd oldatból + cementit keletkezik + cementit (Ebben az esetben az elérhető szilárdságnövevekedés kicsi, a kis mennyiségű cementit miatt.) 17 A BME ATT által oktatott néhány további tantárgy, aminek hallgatása segíthet tovább mélyíteni az anyagtudományi ismereteket: Mágneses anyagok (BSc) BMEGEMT AMMMA Mágneses anyagok és vizsgálatuk (MSc) BMEGEMT MGK6 Roncsolásmentes anyagvizsgálat (BSc) BMEGE AGM5 Trendek az anyagtudományban (BSc) BMEGEMT AGM6 9

10 Fogalmak A képlékenyalakítás szilárdságra gyakorolt hatása A szemcsehatár szerepe az anyag szilárdságára A szemcseméret hatása, a Hall Petch-egyenlet Cottrell-atmoszféra Az ötvözők szilárdságra gyakorolt hatása A kiválásos keményedés feltételrendszere A kiválások szerkezete A keménységváltozás folyamata A kiválásos keményedés mechanizmusai Természetes és mesterséges öregítés Diszperziós keményedés 19 10

Hasonló dokumentumok

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16 Szilárdságnövelés Dr. Szabó Péter János szpj@eik.bme.hu Az előadás során megismerjük A szilárságnövelő eljárásokat; Az eljárások anyagszerkezeti alapjait; Technológiai