#6 Stål, rostfritt stål, gjutjärn och icke-järnlegeringar

Question 1

Vad är stål?

Answer 1

Stål är en legering av järn och kol. Rent järn är mjukt och böjbart men genom att tillägga kol ändrar man egenskaperna. Högt kolinnehåll –> starkare hårdare men sprödare.

Question 2

Vilka olika faser har stål?

Answer 2

Ferrit: BCC struktur, löser väldigt liten mängd kol
Austenit: FCC struktur, löser upp till 2,11% kol
Cementit: Järnkarbid (Karbid=något med mycket kol i, hårt och sprött), kolhalt alltid 6,67%, ej temperaturberoende
Perlit: Strukturbeståndsdel med ferrit och cementit, bildas genom eutektodisk omvandling, lamellstruktur (varannan skiva ferrit varannan skiva cementit)

Question 3

Vilken inverkan har kolhalten i stål?

Answer 3

Låg kolhalt: låg styrka, hög duktilitet, bra svetsbarhet

Hög kolhalt: hög styrka, låg duktilitet, dålig svetsbarhet

Question 4

Vad är hypoeutektoidiskt stål?

Answer 4

Annat ord är undereutektoidiska , dvs mindre kol än vid den eutektoidiska punkten. Vanligtvis i allmäna konstruktionsstäl där kraven inte är superhöga. Svetsbara, duktila, måttlig hållfasthet.

Question 5

Vad är hypereutektoidiska stål?

Answer 5

Annat ord är övereutektoidiska, dvs mer kol än vid eutektoidisk punkten. Används till verktyg som borrar, stansar, valsar. Ej svetsbara, mindre duktila, hög hållfasthet.

Question 6

Till vad och hur kan man omvandla austenit?

Answer 6

Långsam avkylning –> Perlit
Snabbare avkylning –> Bainit
Mycket snabb avkylning –> Martensit
–> högre styrka men lägre duktilitet ju snabbare avkylning

Question 7

Beskriv bainit.

Answer 7

Stor underkylning från austenitområdet. Struktur med ferrit och cementit

Question 8

Beskriv martensit

Answer 8

Mycket stor underkylning från austenitområdet. Kolatomerna hinner inte diffundera och bilda cementit. Kolatomerna blir tvångslösta i ferriten. Martensit är en metastabil fas med BCT-struktur. Har höf styrka men låg densitet.

Question 9

Varför legerar man ett stål?

Answer 9

För att exempelvis få högre hårdhet (C), högre seghet (Ni), högre korrosionsmotstånd (Cr), förbättra egenskaper genom lösningshärdning (Mo) eller utskiljningshärdning (Ti, Co), korngränshärdning genom att behålla små ferritkorn.

Question 10

Vad är skillnaden på hÄrdbarhet och hÅrdbarhet?

Answer 10

hÄrdbarhet - förmåga hos ett stål att bilda martensit vid en viss kylningshastighet
-påverkas av legeringstillsatser som Mn, Ni, Cr
hÅrdbarhet -materials motstånd mot inträngning av ett hårt föremål
-kolhalten hos martensit är avgörande för martensitens hårdhet

Question 11

Hur kan man värmebehandla stål?

Answer 11

Rekristallationsglödgning
Glödgning
Normalisering
Sfäroidisering
Bainithärdning
Martensithärdning

Question 12

Vad gör ett stål rostfritt?

Answer 12

Stål med minst 11% krom. Kromoxidskikt på ytan som skyddar mot korrosion.

Question 13

Vilka 5 huvudtyper av rostfritt stål finns?

Answer 13

FERRITISKA: BCC, magnetiska, god hållfasthet men måttlig duktilitet, relativt billiga, hög kornhalt
MARTENSITISKA: Hög hållfasthet, magnetiska, används tex till knivar och saxar (eggverktyg)
AUSTENSITISKA: FCC, ej magnetiska, utmärkt duktilitet och formbarhet, vanligaste typen till diskbänkar
UTSKILJNINGSHÄRDADE: Legeras med Al, Nb, Ta, mycket hög hållfasthet, specialstål som används tex inom flygindustrin
DUPLEXA: Bra kombination av korrosionsmotstånd och hållfasthet. Bra material i tuffa miljöer tex i kemisk industri och kustnära konstruktioner

Question 14

Vad är gjutjärn och vilka 5 typer finns?

Answer 14

Används tex i stekpannor, brunnslock, lastbilsmotorer. Järn-kol-legeringar med högt kolinnehåll (2-4%)
Det finns 5 typer: Gråjärn, vitt gjutjärn (hårdast), aducerjärn, segjärn, CGI

Question 15

Nämn några icke-järnlegeringar

Answer 15

Järnbas: stål gjutjärn
Lättmetaller: aluminium-, Ti-, Mg-bas
Superlegeringar: nickel- och koboltbas
Kopparbas: brons och mässing

Question 16

Beskriv aluminium

Answer 16

Låg densitet (1/3 av stål), FCC-struktur, återvinns lätt, god formbarhet, hög el- och värmeledningsförmåga, låg hårdhet, god seghet vid låga temperaturer, korrosionsbeständigt, bra att härda, låg smältpunkt, legeras vanligen med Cu

Question 17

Hur fungerar utskiljningshärdning?

Answer 17

1. Upplösningsbehandling- tvåfasigt material vid rumstemperatur upphettas till ett enfasområde
2. Snabbkylning - materialet kyls snabbt till rumstemperatur, då får man ett övermättat material eftersom diffusion inte hinner ske
3. Åldring - överskottsatomer skiljs ut som partiklar i den tidigare övermättade fasen
   RESULTAT: många små, hårda, finfördelade partiklar i en mjuk matris

Question 18

Beskriv magnesiumlegeringar

Answer 18

Oftast gjutna
HCP-struktur
Låg hållfasthet och duktilitet
Låg densitet men svårt att kallforma

Question 19

Beskriv aluminiumlegeringar

Answer 19

Lätt att återvinna 
FCC-struktur
Hög specifik hållfasthet och styvhet
Låg densitet
Korrosionsbeständigt

Question 20

Beskriv titanlegeringar

Answer 20

Goda hållfastegenskaper
Bra korrosionsmotstånd
Biokompatibelt
Svårt att maskinbearbeta
Låg densitet

Question 21

Beskriv nickellegeringar

Answer 21

Kallas även superlegeringar
Mycket god hållfasthet vid höga temperaturer
Lämpliga för kall- och värmebearbetning
God korrosionsbeständighet
Gasturbiner och flygmotorer

Question 22

Vad är minneslegeringar

Answer 22

Metaller som efter formändring genom plastisk deformation kan återta sin gamla form mha uppvärmning

Question 23

Vad gör kromhalten hos ett stål?

Answer 23

Kromhalten hos ett stål är helt avgörande för dess korrosionsmotstånd

Question 24

Vad sker om man tillsätter nickel till stål?

Answer 24

Man stabiliserar austeniten

Question 25

Vad är den kemiska sammansättningen hos rostfritt stål?

Answer 25

Järn, kol och krom

Question 26

Vad är perlit?

Answer 26

Perlit är en strukturbeståndsdel i stål som består av faserna ferrit och cementit

Question 27

Vilka legeringsämnen finns vanligtvis i gjutjärn?

Answer 27

Järn kol och kisel

Question 28

Vilket gjutjärn är lämpligt för tillverkning av slitstarka detaljer i malmkvarnar?

Answer 28

Vitjärn ty hårdaste