3a Metalografske karakteristike čelika Flashcards
Deformacije kristala uslijed djelovanja normalnih naprezanja.
a) Kad je kristalna mrežica u nenaponskom stanju (nema vanjskog djelovanja): sile kohezije među atomima su u ravnoteži i razmak izmedu atoma je jednak λ.
b) Kad na kristalnu mrežicu počinje djelovati vanjski normalni napon σ: razmak između atoma se povećava na λ’ u smjeru djelovanja napona, a sile kohezije su dovoljno velike da ne dopuštaju međusobno odvajanje kristala.
U slučaju prestanka djelovanja vanjskog napona, kohezijske sile vraćaju atome u prvobitno stanje ravnoteže.
c) Povećanjem vanjskog djelovanja, naponi u jednom trenutku dosežu kritičnu vrijednost σT i u jednoj međukristalnoj ravnini dolazi do odvajanja atoma, tj. prestanka djelovanja kohezijskih sila. Dolazi do dekohezije, tj razaranja materijala.
Deformacije kristala uslijed djelovanja posmičnih naprezanja.
a) Kad je kristalna mrežica u nenaponskom stanju (ne djeluju posmični naponi tau), sile među atomima su u ravnoteži, a kristalne ravnine a-a i b-b međusobno su okomite.
b) Kad je kristalna mrežica pod djelovanjem vanjskog tangencijalnog napona tau dolazi do promjene kuta međusobno okomitih ravnina a-a i b-b za veličinu gama.
U slučaju prestanka djelovanja vanjskog napona, kohezijske sile vraćaju atome u prvobitno stanje ravnoteže.
c) Kad posmični napon dosegne kritičnu vrijednost smicanja taukr, sila kohezije je prekoračena te dolazi do pomaka kristalnih ravnina za među razmak atoma lambda.
Koje je napone potrebno ostvariti za svladavanje kohezijskih sila koje djeluju među atomima u idealnoj kristalnoj mrežici?
U idealnoj kristalnoj mrežici, za svladavanje kohezijskih sila koje djeluju među atomima, potrebno je ostvariti sljedeće napone:
Skiciraj kristalnu mrežicu.
Kristalna mrežica u kojoj djeluju kohezijske sile među
atomima može se prikazati spiralnim oprugama koje
omogućavaju elastične deformacije kristalne mrežice.
Na primjeru modula elastičnosti čelika odgovori je li makroskopski gledano postoji izotropija, anizotropija ili istovremeno izotropija i anizotropija?
Gledano mikroskopski, čelik je anizotropan materijal.
Na primjeru modula elastičnosti:
- u smjeru bridova kocke kristala: E=135 000 N/mm2
- u smjeru dijagonala na plohama kocke: E=216 000 N/mm2
- u smjeru prostornih dijagonala kocke: E=290 000 N/mm2
Anizotropija se temelji na činjenici da kristali prilikom nastajanja iz otopine jedan drugome smetaju u rastu, a kad se čitava otopina skruti dobiva se nakupina kristala koja se zove kristalit.
Medutim, makroskopski možemo gledati čelik kao izotropan, sa srednjom vrijednošću modula elastičnosti od E=210 000 N/mm2.
Što je površinski, a što prostorno centrirana mrežica?
Uslijed kristalizacije željeza na različitim temperaturama razlikujemo pojave sljedećih kristalnih mrežica:
- kubna površinski centrirana mrežica - u sjecištu ravninskih dijagonala ima još po jedan atom (austenit) - γ-željezo (na visokoj temperaturi)
- kubna prostorno centrirana mrežica - postoji još jedan atom u sjecištu prostornih dijagonala (perlit, ferit) - α i δ-željezo (na sobnoj temperaturi)
Objasni transformacije u željeznim legurama.
Tijekom proizvodnje, čelik se transformira više puta, ovisno o temperaturi i sadržaju postotka ugljika po pojedinim fazama.
Kristalni raspored atoma u čistom željezu je:
do 910°C – α-željezo
> 910°C – γ-željezo
> 1390°C – δ-željezo
cca. 1530°C - prijelaz u tekuće stanje
Dodavanjem legirajućih elemenata temperature transformacija se mijenjaju.
Kakve mogu biti strukture u čelicima?
Strukture u čelicima mogu biti:
* ferit (α-željezo) - praktički čisto željezo s 0,08% C
* cementit (željezni karbid Fe3C) - željezo s maksimalno 6,7% C
* perlit - mješavina feritai cementita,
* austenit (γ-željezo) - najviše 2% C
* martenzit- naglo hlađenje austenita
Koliki najveći % ugljika se nalazi u građevinskim čelicima za nosive konstrukcije?
0.10-0.25%
Objasni pojavu tečenja.
Izražena je kod posmičnih, a ne normalnih naprezanja.
Uslijed djelovanja naprezanja dolazi do plastičnih deformacija: slobodni atomi prate gibanje dislokacija i zauzimaju nova mjesta u kristalnoj rešetci, a na mjesta dislokacije dolaze novi atomi. Atomi ispred dislokacije potisnuti su u smjeru gibanja dislokacije.
(skica)
Što utječe na granicu popuštanja i čvrstoću čelika?
Na granicu popuštanja i čvrstoću čelika utječu:
* slobodni atomi (dodavanjem legirajućih elemenata)
* deformacije u hladnom stanju (vučenje ili oblikovanje u hladnom stanju)
* namjerna toplinska obrada otvrdnjavanja (kaljenje-poboljšavanje).
Kako se dobiva osnovni materijal za metalne konstrukcije?
- proizvodnjom (lijevanjem, valjanjem, prešanjem)
- preradom (rezanjem, brušenjem, kovanjem, hladnom preradom, zavarivanjem).
Na temelju izučavanja mehanike loma se mogu donositi koje podloge?
Podloge za:
* izbor osnovnog materijala
* dimenzioniranje elementa
* vijek trajanja elementa
Plastična svojstva sa metalurškog aspekta.
Klizanje atoma u kristalnoj rešetci uslijed posmika daje čeliku sposobnost deformiranja pri naprezanjima visokog intenziteta. Klizanje je potpomognuto i greškama u kristalnoj rešetci (točkaste, linijske i dvodimenzionalne greške).
Kako može doći do širenja pukotine iz korijena pukotine? Skiciraj.
Do širenja pukotine iz korijena pukotine može doći na tri načina:
Što je koeficijent K?
K je koeficijent koji uzima u obzir specifičnosti naponskog stanja oko pukotine. To je mjera za koncentraciju napona u korijenu pukotine i naziva se faktor intenziteta napona.
Za kritičnu vrijednost KIC, moze se nazivati žilavost loma.
Žilavost loma u određenom materijalu ovisi o:
* temperaturi
* debljini poprečnog presjeka
* radijusu pukotine
* brzini prirasta opterećenja
Grafički prikaži ovisnost koeficijenta intenziteta napona KIC i promjene temperature, promjene radijusa zaobljenosti u korjenu zareza pukotine.
a) Padom temperature kritična vrijednost žilavosti loma pada i raste vjerojatnost pojave loma. Na temelju te pojave određuje se prijelazna temperatura iz žilavog u krti lom.
b) Porastom debljine kritična vrijednost žilavosti loma opada do određene veličine, što je u povezanosti s prostornim stanjem naprezanja na mjestu korijena pukotine, koji je nepovoljniji za deblje presjeke.
c) Porastom radijusa pukotine (što uzrokuje pad koncentracije napona) raste KICi kritična vrijednost žilavosti loma, a vjerojatnost pojave loma se smanjuje.
d) Porastom brzine prirasta opterećenja na mjestu moguće pojave loma kritična vrijednost žilavosti loma pada, a vjerojatnost pojave loma se povećava (npr. kod udara).
