Cementit

Report
Ohřev a ochlazování
čistých kovů a slitin.
Diagramy Fe-Fe3C, Fe-C,
Rovnovážné binární
diagramy, IRA, ARA
Email: [email protected]
Tel: 387 77 3057
1
Rovnovážné stavy systémů
 SLITINA – vzniká sléváním dvou a více prvků, z
nichž alespoň jeden je kov.
 Slitina složena z různého počtu SLOŽEK =
chemicky čistá látka, prvek nebo sloučenina.
Účastní se chemických reakcí, ale nemění se.
 STAV – plynný, kapalný, pevný – v závislosti na
teplotě.
 SOUSTAVA – útvar oddělený od okolí
 FÁZE – homogenní oblast heterogenní soustavy
oddělena rozhraním, na kterém se její vlastnosti
mění skokem.
MTDIII
2
Gibbsův zákon fází
v=n–f+2
POČET STUPŇŮ
VOLNOSTI
POČET SLOŽEK
POČET FÁZÍ
 POČET STUPŇŮ VOLNOSTI = počet
nezávislých změn, které jsou soustavě
povoleny, aniž by se změnil počet fází.
TZK a MTDIII
3
Čistý kov – ohřev a ochlazování
 Teplo vnitřní E kovu
 Mění se kinetická E
částic
 Urychlení pohybu
atomů
 Přerušení vazeb mezi
částicemi
 Ztráta tvaru kovu
tavení
 Latentní teplo
4
Slitiny kovů

1.
2.
3.
Tři formy slitiny:
Chemické sloučeniny
Tuhé roztoky
Mechanické směsi
TUHÉ ROZTOKY:
 substituční
 intersticiální
5
Slitiny kovů
 Ochlazování a ohřev slitin se liší od těchto
dějů u čistých kovů!
 Tavení a krystalizace neprobíhají za jedné
teploty, ale v rozmezí teplot (vyjma
eutektických slitin).
6
Rovnovážné diagramy slitin
 Grafické znázornění závislosti teploty začátku a
konce tavení, resp. krystalizace
 Konstrukce z výsledků experimentálních měření
7
RBD – základní pojmy
 A, B – čisté kovy
 a – tuhý roztok alfa – B je rozpuštěné v A
 b – tuhý roztok beta = A je rozpuštěné v B
 Likvidus – křivka počátku krystalizace
 Solidus – křivka konce krystalizace
 Krystalizace – fázová přeměna látky z
kapalného do tuhého stavu
8
Pákové pravidlo
ODVRÁCENÁ
STRANA PÁKY
KU CELKU
 Pákové pravidlo – určuje složení krystalů
během krystalizace, které se mění !!!
9
Rovnovážné diagramy slitin
 RBD – rovnovážný binární diagram
1. RBD s absolutní rozpustností v tuhém stavu
2. RBD s absolutní nerozpustností v tuhém
stavu
3. RBD s částečnou rozpustností v tuhém
stavu
10
RBD absolutní rozpustností v
tuhém stavu
11
RBD s absolutní
nerozpustností v tuhém stavu
12
RBD s částečnou
rozpustností v tuhém stavu
13
ŽELEZO
 Železo je polymorfní kov, který se vyskytuje
ve více modifikacích.
14
SOUSTAVA železo - uhlík
 Uhlík se v této soustavě může vyskytovat
ve dvou variantách:
 jako chemická sloučenina karbid železa
Fe3C s hmotnostním obsahem uhlíku
6,687 % označovaná jako cementit
 jako čistý uhlík ve formě grafitu
 První variantu označujeme jako
soustavu metastabilní (karbid lze ještě
rozložit), druhou jako soustavu stabilní.
15
Soustava Fe – Fe3C
(metastabilní)
 Stabilní složkou této soustavy je
cementit. Rovnovážný diagram je složen
na straně železa z diagramu s omezenou
rozpustností v tuhém stavu, na straně
cementitu s naprostou nerozpustností.
(Vysokoteplotní omezenou rozpustnost s
peritektickou přeměnou můžeme
zanedbat). V soustavě se vyskytují ještě
další překrystalizace (eutektoidní)
16
RBD metastabilní soustavy
železo – karbid železa (Fe-Fe3C)
TZK a MTDIII
17
Rovnovážné diagramy
technického železa
 Ferit = intersticiální tuhý roztok uhlíku v Fea
 Austenit = intersticiální tuhý roztok uhlíku v
Feg
 Cementit = karbid železa Fe3C (primární,
sekundární, terciální)
 Perlit = směs feritu a cementitu
 Ledeburit = směs austenitu a cementitu
18
Eutektoidní bod – co to je?
 Za těchto podmínek (teplota 727°C a koncentrace
uhlíku 0,77 %) dochází k rozpadu austenitu. Bod v
diagramu se označuje jako eutektoidní, stejně tak
jako produkt rozpadu se označuje jako eutektoid.
Eutektoidní rozpad tuhého roztoku může existovat i v
jiných soustavách. Vždy je produktem směs dvou
různých typů krystalů
 Eutektoidní bod
19
RBD metastabilní soustavy
železo – karbid železa (Fe-Fe3C)
20
Analogie RBD Fe-Fe3C a Fe-C
 PERLIT ~ GED (grafitový eutektoid)
 LEDEBURIT ~ GEM (grafitové eutektikum)
 CEMENTIT ~ GRAFIT
21
Princip tepelného
zpracování
teplota
ohřev
prohřev
ochlazení
 Charakterizován:
1. Rychlost a průběh ohřevu
2. Výška teploty ohřevu
3. Doba prohřevu
4. Rychlost ochlazování
čas
22
Tepelné zpracování oceli
 Řízená difúze atomů v materiálu.
1. Difúze podporována (ŽÍHÁNÍ)
2. Difúze potlačována (KALENÍ)
 Dle výšky teploty ohřevu
- Bez překrystalizace
- S překrystalizací
23
Rozpad austenitu – IRA,
ARA
 Ohřev nad teplotu A1 a následné ochlazení.
 Rychlé ochlazení – difúzní děje POTLAČENY
 Pomalé ochlazení – difúzní děje PODPOŘENY
 IZOTERMICKÝ ROZPAD AUSTENITU - IRA
 ANIZOTERMICKÝ ROZPAD AUSTNITU - ARA
24
Fázové přeměny
 PERLITICKÁ PŘEMĚNA
 Přeměna Ausenitu na Perlit nebo Bainit = Feg Fea
Tvorba perlitu začíná nukleací první destičky feritu nebo
cementitu na hranicích zrn austenitu.
(a) Pokud je to Cementit, ochudí se Aust. v bezprostředním
okolí o C a v dalším okamžiku vzniknou dvě lamely Feritu
(b). To vede opět k ochuzení Aust. o C a tím vzniku opět
lamel Cementitu (c). Tento děj se opakuje.
Cementit
Austenit
Nová
kolonie
perlitu
Ferit
Cementit
Austenit
Austenit
(a)
(b)
(c)
25
Fázové přeměny
 BAINITICKÁ PŘEMĚNA
Bainit = nelamelární feriticko-karbidická směs
Obr.: Schéma tvorby bainitu
ve středně uhlíkové oceli: a)
vznik horního bainitu, b) vznik
dolního bainitu; α – bainitický
ferit; γ austenit; K – karbid ε,
popř. cementit.
26
Fázové přeměny
 MARTENZITICKÁ PŘEMĚNA
 Bezdifúzní přeměna!
 Přesycený tuhý roztok uhlíku v Fea
Při velmi rychlém ochlazení na nízké teploty je
difúze C z mřížky Austenitu potlačena. Není
dostatek času a C zůstává uzavřen v mřížce
Fea (deformace mřížky a velké vnitřní pnutí)
27
Rozpad austenitu
°C
O
A1
A’
B
IRA
A
°C
B’
O
austenit
Ac1
ARA
I
II
čas
III
A
B
austenit + perlit
perlit
IV
V
VI
čas (log. stupnice)
28
Izotermický rozpad austenitu






Ps = Perlit start
Pf = Perlit finish
Bf = Bainit start
Bs = Bainit finish
Ms = Martenzit start
Mf = Martenzit finish!!




Cs = Cementit start
Cf = Cementit finish
Fs = Ferit start
Ff = Ferit finish
29
Podeutektoidní
ocel
Acm
A3
A1
A3
A1
30
Nadeutektoidní
ocel
Acm
A3
A1
Acm
A1
31
Použitá literatura
 http://ljinfo.blogspot.cz/
32
Děkuji za pozornost
33

similar documents