Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehőlése



Hasonló dokumentumok
Vas- karbon ötvözetrendszer

Vas- karbon ötvözetrendszer. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

Mérnöki anyagok Járműszerkezeti anyagok. Vas-karbon ötvözetrendszer Egyensúlyi átalakulások

Anyagszerkezet és vizsgálat. 4. Előadás: Vas-karbon ötvözetrendszer

A metastabilis Fe-Fe 3 C ikerdiagram (Heyn - Charpy - diagram)

Anyagismeret. 3. A vas- karbon ötvözet

Atomerőművi anyagvizsgálatok 4. előadás: Fémtan

Kétalkotós ötvözetek. Vasalapú ötvözetek. Egyensúlyi átalakulások.

A nagytermi gyakorlat fő pontjai

Fe-C állapotábra ábra A Fe-C ötvözetek állapotábrája

5 előadás. Anyagismeret

TANULÁSTÁMOGATÓ KÉRDÉSEK AZ 2.KOLLOKVIUMHOZ

Szilárdság (folyáshatár) növelési eljárások

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

Egyensúlyitól eltérő átalakulások

ANYAGSZERKEZETTAN II.

ANYAGSZERKEZETTAN II.

Fémek és ötvözetek termikus viselkedése

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Anyagtudomány c. tantárgyból a 2009/10. tanév I. félévében Gépészmérnöki és Informatikai Kar, Gépészmérnöki Szak, BSc képzés

Anyagtudomány. Vasötvözetek fémtana. Gyakorlati vas-karbon ötvözetek Ötvözetlen acélok, öntöttvasak

Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehűlése. Összeállította: Csizmazia Ferencné dr.

ANYAGISMERET I. ACÉLOK

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

Ötvözetek, állapotábrák. Az előadás során megismerjük: Ötvözetek szerkezete Homogén?

(C) Dr. Bagyinszki Gyula: ANYAGTECHNOLÓGIA II.

4. A vasöntészet anyagai

ACÉLOK ÉS ALKALMAZÁSUK

Az atomok elrendeződése

Acélok nem egyensúlyi átalakulásai

Acélok és öntöttvasak definíciója

A fémek egyensúlyi viselkedése. A fémek kristályos szerkezete

Készítette: Sándor Gyula Kaposvár 2006

Öntöttvasak. Öntöttvasak

ACÉLOK MÉRNÖKI ANYAGOK

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI IV.

ANYAGSZERKEZETTAN II.

Réz és ötvözetei. Katt ide! Technikusoknak

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Mérnöki anyagismeret. Szerkezeti anyagok

ANYAGSZERKEZETTAN II.

4. A VAS ÉS ÖTVÖZETEI

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

HŐKEZELÉS FÉMTANI ALAPJAI

A szerkezeti anyagok tulajdonságainak megváltoztatási lehetőségei. Szilárdság növelésének lehetőségei

Fogászati anyagok fajtái. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Anyagcsaládok: fémek, kerámiák.

ÖNTÖTTVASAK HEGESZTÉSE

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK

1 A fémek és ötvözetek kristályosodása

A fémek egyensúlyi viselkedése. A fémek kristályos szerkezete

SZERSZÁMKÉSZÍTŐ MESTERVIZSGÁRA FELKÉSZÍTŐ JEGYZET

HŐKEZELÉS 2016/2017 ősz BMEGEMTAGM3

ÖNTÖTT ÖTVÖZETEK FÉMTANA

FÁZISÁTALAKULÁSOK ábra Tiszta fém hűlésgörbéje.

GEMTT001-B ANYAGTUDOMÁNY ALAPJAI

Öntöttvasak SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Anyagismereti és Járműgyártási Tanszék. i.e : legrégibb öntött ékszereket és nyílhegyeket

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA KÖZLEKEDÉSGÉPÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

Kétalkotós ötvözetek egyensúlyi fázisdiagramjai

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

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

KÉRDÉSEK - MŰSZAKI (TECHNIKAI) ANYAGOK-TKK-2016

GEMTT031-B Anyagtudomány és anyagvizsgálat

Szabványos vasötvözetek

Fogászati anyagok fajtái. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 4. Általános anyagszerkezeti ismeretek Anyagcsaládok: fémek és kerámiák KERÁMIÁK FÉMEK

Fémtan I. kommunikációs dosszié FÉMTAN I. ANYAGMÉRNÖK ALAPKÉPZÉS TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI ANYAGTUDOMÁNYI KAR

Anyagszerkezettan vizsgajegyzet

Anyagtudomány Előadás. Acélok nem-egyensúlyi átalakulási diagramjai Izotermás és folyamatos hűtésű átalakulási diagramok

Anyagismeret tételek

Fázisátalakulás Fázisátalakulások diffúziós (egyedi atomi mozgás) martenzites (kollektív atomi mozgás, diffúzió nélkül)

Alumínium ötvözetek. Szövetszerkezetek. Fábián Enikő Réka

Versenyző kódja: 15 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

Tartalom Tartalom TARTALOM...2 BEVEZETÉS, CÉLKITŰZÉS ÖNTÖTTVASAK OSZTÁLYOZÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSI TERÜLETEI ÖNTÖTTVASAK OSZTÁLYOZÁSA...6

Az ötvözők hatása az acélok tulajdonságaira

1. Hegesztési anyagismeret

Szilárdságnövelés. Az előadás során megismerjük. Szilárdságnövelési eljárások

Öntészeti szimuláció, hıfizikai adatbázis. Szerzı: Dr. Molnár Dániel

FÉMÖTVÖZETEK HŐKEZELÉSE

Az ötvözet a fémek szilárd oldata, ami a következő anyagokból tevődik össze:

Lézersugaras technológiák II. Buza, Gábor

Anyagmérnöki Tudományok, 37. kötet, 1. szám (2012), pp

Az alumínium és ötvözetei valamint hegeszthetőségük. Komócsin Mihály

KULCS - MŰSZAKI (TECHNIKAI) ANYAGOK-TKK-2016

HELYI TANTERV. Technológiai alapismeretek

Alakítás és hőkezelés hatása az acél szövetszerkezetére

Járműszerkezeti anyagok. Készítette: Dr. Zsoldos Ibolya, Dr. Hargitai Hajnalka ISBN

1) ÁLTALÁNOS ISMERETEK

Reaktortechnika. A reaktortechnikában használatos anyagok I. Üzemanyagok

ÖNTÖTTVASAK HEGESZTÉSE Komócsin Mihály (ME) (Béres-Komócsin : Acélok és öntöttvasak javító- és felrakóhegesztése Montedito Kft.

Acélok hőkezelése. Hipereutektoidos acél. 1 ábra A Fe-C egyensúlyi állapotábra acélokra vonatkozó bal alsó sarka

Alumínium ötvözetek. hőkezelése. Fábián Enikő Réka

Anyagszerkezet és vizsgálat. 2. Előadás

Anyagok-termékek. M. F. ASHBY, OXFORD Anglia

Mérnöki anyagok NGB_AJ001_1

JÖVÔNK ANYAGAI, TECHNOLÓGIÁI

1. Bevezetés. (Fordította: Barta Emil)

Felkészülést segítő kérdések

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Hőkezelés 2. (PhD) féléves házi feladat. Acélok cementálása. Thiele Ádám WTOSJ2

MUNKAANYAG. Gruber Györgyné. Szabványos vasötvözetek jellemztői, gyakorlati felhasználása. A követelménymodul megnevezése:

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

2. tétel. 1. Nemfémes szerkezeti anyagok: szerves ( polimer ) szervetlen ( kerámiák ) természetes, mesterséges ( műanyag )

ÖNTÉSZETI TECHNOLÓGIÁK 1.

Átírás:

Színfémek és ötvözetek egyensúlyi lehőlése 1

Színfém lehőlési görbéje (nincs allotróp átalakulás) F + Sz = K + 1. K = 1 1. Szakasz F=1 olvadék Sz =1 T változhat 2. Szakasz F=2 olvadék + szilárd Sz= 0 T = constans 3. Szakasz F=1 szilárd. 1. szakasz 2. szakasz Sz=1 T változhat Az ábrán látható dt hımérsékletkülönbség a kristályosodás megindításához kell! 3. szakasz 2

Színfém lehőlési görbéje (nincs allotróp átalakulás) Egyszerősített lehülési görbe.. 3

Színfém hevítési és lehőlési görbéje (Fe) (allotróp átalakulás van ).. 4

Szilárd oldat lehőlési görbéje F + Sz = K + 1 K= 2 A és B 1. Szakasz F=1 Sz=2 T és c változhat 2. Szakasz F = 2 Sz = 1 T változhat 3. Szakasz F = 1 Sz = 2 T és c változhat 1. szakasz 2. szakasz 3. szakasz 5

Kétalkotós egyensúlyi diagramok 6

Fázis: A fázis fogalmát már a lehőlési görbéknél definiáltuk. A fázis a térnek egy fizikai határokkal elválasztott része, amelyen belül fizikai, kémiai és egyéb tulajdonságai állandóak. 7

A kétalkotós egyensúlyi diagramok alaptípusai: 1) Egymást korlátlanul oldó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja (a két alkotó olvadt és szilárd állapotban korlátlanul oldódik) 2) Egymást szilárd állapotban nem oldó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja (a két alkotó olvadt állapotban teljesen, szilárd állapotban egyáltalán nem oldódik) 3) Egymást szilárd állapotban korlátoltan oldó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja (a két alkotó olvadt állapotban teljesen, szilárd állapotban korlátoltan oldódik) 4) Egymást szilárd állapotban nem oldó, vegyületfázist tartalmazó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja 8

Egymást korlátlanul oldó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja 9

10

Egymást szilárd állapotban nem oldó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja 11

Egymást szilárd állapotban korlátoltan oldó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja 12

13

14

15

Egymást szilárd állapotban nem oldó, vegyületfázist tartalmazó kétalkotós ötvözet egyensúlyi diagramja 16

Diagramolvasás szabályai: A diagramban felülrıl lefelé haladva az elsı vonal a likvidusz görbe a második a szolidusz vonal. Ahány ágú a likvidusz görbe, annyi féle fázis kristályosodhat közvetlenül az olvadékból. A diagramban jobbról balra vagy balról jobbra haladva heterogén területek mellett csak homogén területek, homogén területek mellett csak heterogén területek lehetnek. A heterogén területekben az azokat jobbról és balról határoló homogén területek fázisai vannak jelen. A heterogén területek fázisainak mennyiségét az emelıszabály alkalmazásával határozhatjuk meg. Homogén területben 100% homogén fázis található, ebben az esetben az emelıszabály alkalmazásának nincs értelme. Ha a szolidusz vonal vízszintes egyenes, akkor az alatta lévı terület heterogén. Ha a szolidusz vonal görbe az alatta lévı terület homogén. Ha a diagramban bármilyen irányban haladva ferde vonalat metszünk, a fázisok száma csökken vagy növekszik. 17

Az eltérések oka 1 Fe-Fe 3 C diagram esetén a 6 % C-nál nagyobb C tartalmú ötvözetekre semmilyen megbízható adatunk nincs, de ezeknek nincs is gyakorlati jelentısége. (A diagramban a 6.67 C %-nál látott függıleges a Fe 3 C interszticiós vegyületnek felel meg) 18

Az eltérések oka 2 A karbon a vasötvözetekben kétféle alakban jelenik meg, mint elemi karbon vagy grafit, és kötött formában, mint Fe 3 C, vaskarbid A vas-vaskarbid(folyamatos vonal) és a vas-grafit (szaggatott vonal) ötvözeteknek kétféle diagramjuk van. A két diagramnak egy koordináta rendszerben való ábrázolása Heyn-Charpy nevéhez főzıdik, ezért nevezzük a diagramot Heyn-Charpy féle iker diagramnak. 19

Heyn - Charpy féle ikerdiagram A két diagram közül természetesen csak az egyik felelhet meg az egyensúlyi állapotnak! Melyik a stabil? már 700 C felett megfigyelhetı a Fe 3 C felbomlása Fe 3 C 3 Fe + C a grafitos (szaggatott) vonalak a magasabb hımérsékleteken haladnak. 20

Tehát A vas-grafit (Fe - C) rendszer a stabil Az Fe - Fe 3 C rendszer a metastabil 21

Miért gyakoribb a kötött, vaskarbidos forma? az elemi C metalloid elem, és mint ilyen, a kristályosodás megindulásához, igen nagy túlhőtést igényel, kristály csírái nagy késéssel képzıdnek, és a grafit kristályosodási sebessége is kicsi. Ezért a nagyobb C tartalmú Fe-C ötvözetek lehőlésekor többnyire az történik, hogy a grafit kristályosodása csirák hiányában még el sem kezdıdik, mire az ötvözet annyira lehől, hogy megkezdıdik a karbidos kristályosodás. 22

A grafit kristályosodása vagy végtelen lassú lehőtéssel, vagy a gyakorlatban a vaskarbid stabilitását csökkentı ötvözıkkel - elsısorban Si - érhetı el. A gyakorlati grafitos ötvözetek (öntöttvasak) mindig tartalmaznak 1,5-3 % Si-t! 23

A vasötvözetek csoportosítása töretük alapján a grafitos ötvözetek, mindig a kis szilárdságú grafit mentén törnek, így töretük a grafit hatására szürke. A vaskarbidot tartalmazó ötvözetek töret fémes, tehát fehér. 24

A Fe-Fe 3 C ötvözetek diagramja A karbidos rendszer esetében olyan egyensúlyi diagramról van szó, ahol az egyik komponens a szín vas, a másik pedig a vaskarbid. A diagram koncentráció egyenesén megállapodás szerint a C %-át tüntetjük fel. A rendszer elsı függılegese a szín vas lehőlési görbéjének pontjait mutatja, és a diagramot a Fe 3 C függılegeséig ábrázoljuk. 25

Fe -Fe 3 C rendszer Eddig megismert egyensúlyi diagramok alapján a karbidos rendszerrıl megállapíthatjuk, hogy az alkotók folyékony állapotban minden arányban, szilárd állapotban pedig korlátozottan oldják egymást. 26

Vasötvözetek kristályosodásának vizsgálata Fe-Fe 3 C rendszer

Fe-Fe 3 C metastabil egyensúlyi diagram fázisokkal 28

Fe-Fe 3 C metastabil egyensúlyi diagram bal alsó sarka, fázisokkal 29

Fe-Fe 3 C metastabil egyensúlyi diagram szövetelemei 30

A kialakult szövetelemek és fázisaik 31

32

33

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Kristályosodás a BC likvidusz szerint elhanyagoljuk Az AB likvidusz elhanyagolásdával egészen 4,3 % C-ig a kristályosodás a BC likvidusz és a JE szolidusz szerint γ szilárd oldat formájában történik. Ezt a szilárd oldatot Robert Austenrıl, ausztenitnek nevezik. 34

Ausztenit Az ausztenit - interszticiós szilárd oldat (A lapközepes köbös rácsú γ Fe-ban oldott C) Korlátozottan oldja a karbont, maximális C oldó képessége 2,06% (1147 C -on, minimális 0,8% (723 C -on) 35

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Kristályosodás az CD likvidusz szerint A nagy C tartalmú ötvözetek kristályosodása Fe 3 C kristályosodásával (szövetelemi neve cementit) kezdıdik a CD likvidusz és a DF szolidusz szerint. 36

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Eutektikum kristályosodása A C pontban metszi egymást a két likvidusz, tehát eutektikus kristályosodás jön létre. Az eutektikum 1147 C (ECF vonal) képzıdik: olvadék C(4,3%) γ E(2,06%) + Fe 3 C (6,67%) Az eutektikum neve Ledebur angol tudós nyomán ledeburit 37

Ledeburit 1147 C -on képzıdik 4,3 %C olvadékból. Fázisai : ausztenit és vaskarbid. Az ausztenit szekunder cemenetit kiválás után perlitté alakul Kemény, rideg, kopásálló Az ausztenitbıl képzıdött perlit vaskarbid

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Szilárd állapotban végbemenı átalakulások Allotróp átalakulás a lapközepes köbös γ ausztenit a szín vas A 3 pontjából kiinduló GS kezdı és GP befejezı görbék által meghatározott hımérséklet közben térközepes köbös α szilárdoldattá, szövetelemi nevén ferritté alakul 39

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Szilárd állapotban végbemenı átalakulások A ferrit α szilárd oldat, térközepes köbös rácsú α-fe-ban intersztíciósan oldott C. Maximális C oldóképessége 723 C on 0,025 % (P pont) minimális szobahımérsékleten 0,006 % (Q pont) 40

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Szilárd állapotban végbemenı átalakulások Az ausztenit - interszticiós szilárd oldat - korlátozottan oldja a karbont, maximális C oldó képessége 2,06% (E). Az ausztenit korlátozott karbonoldóképességének vonala az SE, az oldhatatlanná váló C e vonal mentén Fe 3 C II formájában válik ki. 41

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Szilárd állapotban végbemenı átalakulások Szekunder cementit 42

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Szilárd állapotban végbemenı átalakulások Eutektoidos folyamat Az S pontban metszi egymást az allotróp átalakulás kezdı(gs) és a korlátozott oldóképesség (ES) vonala. F =3, ezek a l.k.k. rácsú γ, a keletkezı t.k.k. rácsú α és a Fe 3 C. F = 3 esetén Sz = 0, tehát a folyamatnak állandó hımérsékleten kell lejátszódni. 43

Eutektoidos folyamat Az eutektoidos folyamat 723 C -on a PSK vonalon játszódik le az alábbi módon: γ S(0,8%) α P(0,025%) + Fe 3 C A keletkezı kétfázisú perlitnek nevezzük. szövetelemet, eutektoidot 44

Perlit A keletkezı perlit kétfázisú szövetelem, eutektoid 723 C -on képzıdik γ S(0,8%) α P(0,025%) + Fe 3 C 45

46

Fe-Fe 3 C egyensúlyi diagram Szilárd állapotban végbemenı átalakulások Az allotróp átalakulással képzıdı t.k.k. rácsú α szilárd oldat is korlátozottan oldja a karbont. A korlátozott oldékonyság vonala a PQ, ami az oldhatatlanná váló C -nak Fe 3 C III, formában való kiválását mutatja. A Fe 3 C III olyan kis mennyiségő, hogy általában elhanyagoljuk. 47

A vasötvözeteket a diagram alapján csoportosíthatjuk 2,06% karbon tartalomig acélokról, az annál nagyobb karbon tartalom esetén nyersvasakról, vagy öntöttvasakról beszélünk. Az ötvözeteket tovább az eutektikus és az eutektoidos ponthoz képesti helyzetük szerint osztályozzuk. A C<0,8 %-nál acélok hipoeutektoidos, ha C>0,8 %g hipereutektoidos acélok, C < 4,3 %-nál öntöttvasakat hipoeutektikus, a C>4,3 % hipereutektikus öntöttvasaknak 48

49

Az acélok 2,06% karbon tartalomig acélok Szobahımérsékleten ferrit és perlit szövetelemekbıl állanak 50

A C tartalom hatása Szövetszerkezet: ferrit + perlit N 200x Marószer: nitál (alkoholos salétromsav) ferrit 0,15 % C perlit

A C tartalom hatása 0,25 % C Szövetszerkezet: ferrit + perlit N 200x Marószer: nitál ferrit perlit

A C tartalom hatása 0,35 % C Szövetszerkezet: ferrit + perlit N 200x ferrit perlit

A C tartalom hatása 0,45 % C Szövetszerkezet: ferrit + perlit N 200x N 500x ferrit perlit

A C tartalom hatása 0,60 % C Szövetszerkezet: ferrit + perlit N 200x N 500x ferrit perlit

A C tartalom hatása a szövetszerkezetre A C tartalom növekedésével csökken a ferrit és nı a perlit mennyisége, ami a szilárdság, a keménység növekedését, az alakváltozóképesség csökkenését eredményezi

Hipereutektoidos acél C 1,3 % Szövetszerkezet perlit+ szekunder cementit N 250 x Marószer: Nitál perlit Szekunder cementit (hálós)

Fe- Fe 3 C rendszer Öntöttvasak A karbidos rendszer szerint kristályosodó öntöttvasakat önálló szerkezeti anyagként nem használják, mivel nagyon kemények, nem alakíthatóak, a megmunkálásuk is nehézségeket okoz A karbidos rendszer szerinti kristályosodás elsısorban azokra az ötvözetekre jellemzı, amelyeket a továbbiakban az acélgyártás alapanyagaként használnak. 58

Hipoeutektikus öntöttvas Szövetszerkezet: perlit + ledeburit + szekunder cementit perlit ledeburit 59

Hipereutektikus öntöttvas Primer cementit N 50 x N 300x ledeburit 60