Värmebehandling Flashcards
Vad innebär värmebehandling?
Att kunna ändra mekaniska egenskaper hos material genom fas och strukturförändring i fast fas.
Vilka 4 olika härdningsmekanismer finns?
1, Deformationshärdning
2, Korngränshärdning
3, Lösningshärdning
4, Partikelhärdning / Utskiljningshärdning
Vad krävs för att kunna fas och strukturomvandla?
Drivkraft - att få ett material att vilja gå till ett stabilare läge
Mekanism - hur materialet kan ändras
Vilka drivkrafter finns?
- Stabila faser - fri energi
- Ytenergi; mellan korn eller ny och gamla faser.
- Deformation; töjningar runt dislokationer vilket gör deformerat material mindre stabil, det skulle helst bilda korn med färre dislokationer.
Vilka mekanismer finns?
Diffusion, som är starkt temperatur och tidsberoende.
Vad visar ett TTT-diagram och vad står det för?
Det är ett logaritmiskt diagram med avseende på tid, temperatur och transformation
Förklara vad ferrit är, användningstemp och struktur.
Fas med låg löslighet för kol. BCC-struktur. T<910°C.
Vad är kärnbildning?
Kärnor som bildas vid korngränserna genom omlagring av atomerna.
Höga temperaturer ger få kärnor, snabbare tillväxt och grövre struktur.
Låga temperaturer räcker det med små kärnor för att de ska vara stabila > snabbare kärnbildningar
Vad innebär en tillväxt av en ny fas?
Att en kärna växer genom termisk aktiverad diffussion ≈ atomhopp
Långsammare tillväxt vid låg temperatur.
Förklara vad austenit är, användningstemp och struktur.
Fas med högre löslighet kol än ferrit. FCC-struktur. Lösligheten är temperatursvarierande. T>723°C, kolhaltsberoende.
Förklara vad cementit är och struktur.
Fe3C. Intermediär karbid-fas med Fe och C, ca 6,7 viktsprocent kol. Mycket hård.
Förklara vad bainit är, användningstemp och struktur.
Strukturbeståndsel av ferrit och karbider. Austenit kyls så snabbt att perlit inte hinner bildas. Snabbare kärnbildning vid lägre T ger en mer finfördelad struktur än perlit. Hårdare än Perlit.
Förklara vad perlit är, användningstemp och struktur.
Strukturbeståndsdel, blandning av ferrit och cementit. Bildas från austenit med 0.8% C när temp sänks från 723°C med måttlig hastighet. Mjukglögdning gör att cementiten sfäroidiseras. Hårdare än ferrit.
Förklara vad martensit är, användningstemp och struktur.
Metastabil fas. Austenit släcks snabbt till låg T. Rymdcentrerad tetragonal med tvångslöst C i vissa riktningar. Mycket hård. Används vanligen i anlöpt tillstånd. Anlöpning för att små karbider utskiljs och grundstrukturen närmar sig ferrit. Vid hög kolhalt måste en kyla under 20°C, annars restaustenit.
Vilka tre steg som sker strukturförändringar vid uppvärmning?
1, Återhämtning
2, Rekristallation
3, Korntillväxt
Förklara vad som sker vid återhämtning
- Dislokationer som ordnar sig så att gittertöjningen minskar.
- Mekaniska egenskaper oförändrade
Förklara vad som sker vid rekristallation
- Sker i deformerat material där nya korn med låg dislokationstäthet bildas gradvis tills hela strukturen är omvandlad. Vid måttligt höjd temperatur bildas många små korn -> Finkornigt material.
- Korngränshärdning medför styrka och duktilitet.
- Eftersträvas alltid vid kallvalsning av tunn plåt.
Förklara vad som sker vid korntillväxt
- Vid högre temperatur och längre tid växer både korn och partiklar för att få minskad ytenergi. Detta medför till mjukare material. Gäller även icke deformerat material.
- Stora korn ger sämre duktilitet
- Undvik austenitisering vid hög temperatur.
Hur legeras stål?
Stål är en legering av järn och kol. I en ren Fe-C bildas perlit mycket snabbt vilket gör att det är svårt att få martensit. Därför vill man tillsätta legeringelement i stålet ex. Cr, Mo, Nb.
Karbider av metall och kol bildas i första hand av legeringsämnenerna. Dessa diffunderar substitutionellt långsammare än kol.
Tillsatserna ger effekterna att förskjuta perlitnosen mot längre tider ( åt höger) och att långsammare svalning räcker för att få martensit.
Stålet legeras vid framställningen av karbider för att bromsa fasomvanlingen och kunna få finfördelade karbider.
Vad innebär normalisering?
- Värmebehandling av stål där metallen värms upp till austenitfas för att sedan låtas kylas långsamt.
- Långsam kylning bildar ferrit och perlit.
Vad innebär anlöpning?
Uppvärmning till 100-400°C från metastabil martensit med tvångslöst kol.
Ger finfördelade små tätt liggande karbider i ferritisk grundmassa
Segheten ökar, på bekostnad av hårdheten
Vad innebär martensithärdning?
Snabbkylning från austenit så att kolet hinner inte omfördelas. Gittret omvandlas till en metastabil fas, martensit.
Vad är skillnaden mellan grov och finkornigt?
Grovkornigt: Mindre segt och mer sprött
Finkornigt: Segt och starkt
Varför legeras stål med framställning av karbider?
Kunna bromsa fasomvandling till perlit/bainit och få finfördelade karbider, förskjuter perlitnosen i TTT-diagrammet
