Diffusionstyrda omvandlingar i stål och gjutjärn samt martensitbildning, Tal5 Flashcards
T2202, Beroende på typ av kylning från austenitområdet av ett stålmaterial, kan olika eutektoida
strukturer samt en diffusionslös omvandling uppkomma.
* Fyll i namnet på respektive trolig struktur/fas(-er) i rutorna.
* Ange därefter vad du vet om dessa, t.ex. ingående faser, utseende, mekaniska egenskaper, etc. (max tre egenskaper/struktur).
Austenit –>
- Långsam kylning: perlit
- Medium kylning: Bainit
- Snabb kylning: Martensit
Perlit:
- alfa (ferrit) + cementit
Lamellär struktur mellan ferrit och cementit, hårt
Låg temperatur (stor underkylning) -> stor drivande kraft -> många kärnbildningsställen –> finare perlitstruktur
-duktilare än bainit och martensit
Bainit:
- alfa (ferrit) + cementit
- alfa (ferrit)-skivor med tunna strängar av cemnetit
Obunden, uppbruten struktur av cementit, taggig struktur
- hårdare än perlit
- duktilare än martensit
Martensit
- släckning (snabb kylning)
-diffusionslös omvandling til BCTstruktur , beror endast på temperatur
-Hård och spröd struktur
- samma kemiska sammansättning som austeniten
T2204, Bilden visar ett kugghjul av stål som har genomgått processen sätthärdning.
* Förklara vad som menas med ”sätthärdning”, dvs. vad utmärker/uppnås med en sätthärdad detalj?
* Ange och beskriv de tre ingående processtegen.
Sätthärdning
1. Austenitisering - uppkolning, löser in så mycket kol som möjligt
2. Härdning - släckning, snabbkyler till rumstemp i många fall, vi vill hamna under TMS så fort som möjligt, vi får en diffusionslös omvandling till BCT-fasen
3. Anlöpning - tempering (värmebehandling), typ av partikelhärdning, vi ökar segheten hos materialet , BCTstrukturen bryts sönder och vi får alfa+cementit
kolatomer diffunderar in i ytan som står i en kolrik atmosfär
Ange vad du vet om faser och strukturer i Fe-C systemet (min två karakteristika), t.ex.
atomstruktur, kolhalt, utseende, uppkomst, egenskaper
Ferrit, Austenit, Perlit, Martensit, Cementit
Ferrit: BCC, 0.02%C, duktil, magnetisk
Austenit: FCC, 0-2.1%C, duktil, omagnetisk
Perlit: Ferrit + cementit i lamellär struktur, 0.8%C, hård, duktil, långsam kylning från austenit
Martensit: BCT, samma C-halt som austenit, mkt hård och spröd, snabkylning från austenit under A1 och mf
Cementit: Fe3C, 6.7% C, mkt hård och spröd, bildas mellan Acm och A1
T2201, Bilden visar mikrostrukturen av en Fe-C legering med undereutektoid sammansättning; som har värmebehandlats ovanför A3, snabbkylts i saltvatten och värmebehandlats igen vid ca 200 °C.
* Vad är det för process/-steg som beskrivs i texten?
* Ange/markera strukturer/faser i figuren samt
förklara hur de har bildats.
Martensithärdning OBS inte sätthärning, pga inte nämnt uppkolning.
- Austenitisering, 2. Släckning, 3. Anlöpning
- Vit struktur - restaustenit som är austenit som inte har omvandlats. Restausteniten har bildats vid första steget vid uppvärmning ovanför A3
- Zig-zag-struktur. Martensit har bildats i andra steget vid snabbkylningen till Ms
- Mörk zig zag-struktur: Anlöpt martensit som bildas vid värmebehandlingen så sönderfaller martensiten till ferrit och cementit vilket ger mörkare färg på martensiten
T2104, Bilden visar mikrostrukturen av en Fe~0,4 % C legering (lila linje) som efter austenitisering fått
svalna långsamt i ugn ner till ca 700 °C och därefter fritt i luft till rumstemperatur.
* Identifiera och förklara uppkomsten av strukturer och faser i materialet med hjälp av texten
ovan och fasdiagrammet Fe-C nedan.
- Faser: ferrit + cementit
Strukturer: perlit + korngränsferrit
pga långsam kylning
Perliten är det mörka och korngränsferriten är det ljusa i bilden
T2104, Diagrammet är ett s.k. TTT-omvandlingsdiagram för ett eutektoidiskt kolstål
* Vad betyder beteckningen TTT (på Engelska eller Svenska)?
* Förklara varför vissa linjer är ”C-formade” och andra ”vågräta” i diagrammet.
* Ange i diagrammet och beskriv i text (viktigt) den lämpligaste processen (T, t) för att få:
- 100 % Perlit
- 50% Perlit och 50% Martensit
- 100 % Martensit
- Tid/temperatur/transformation
- C-formen är på grund av diffusion och kärnbildning, det är tids och temperaturberoende. Det finns ett optimalt förhållande för diffusion och kärnbildning vid en viss temperatur - spetsen på nosen. Om vi går temperatur över eller under denna är det en tradeoff.
Linjerna som är vågräta markerar vilken temperatur som martensitbildning börjar som är den diffusionslös process - 100% Perlit – långsam kylning, ju längre tid vi kyler deso mer perlit får vi
- Långsam kylning till 50% hälften av tiden på x-axeln och sedan snabb för att komma ner till Mf (obs inte M50 för om vi inte släcker hela vägen ner får vi 25% martensit och 25% restaustenit)
- Släck jättesnabbt hela vägen ner till Mf
T2101, Bilden visar mikrostrukturen av en Fe-0,6 % C legering, som efter austenitisering fått svalna
långsamt i ugn ner till ca 700 °C och därefter fritt i luft till rumstemperatur.
* Identifiera strukturer och faser i materialet (med pilar) samt förklara uppkomsten av dem
- Vit struktur är kongränsferrit som bildats mellan A3 och A1 i de titidgare austenitkorngränserna
Mörk sturktur är perlit (BCC+ cementit) som bildats mellan A1 och 700.
Ingen martensit finns i materialet pga all austenit har omvandlats till Perlit pga långsam svalning
T2101, Bilden beskriver ett s.k. TTT-omvandlingsdiagram för ett eutektoidiskt kolstål
* Vad betyder beteckningen TTT (på Engelska eller Svenska)?
* Förklara varför vissa linjer är ”C-formade” och andra ”vågräta” i diagrammet.
* Ange i diagrammet och beskriv i text (viktigt) den lämpligaste processen (T, t) för att få:
- 100 % Perlit
- 50% Perlit och 50% Martensit
- 100 % Martensit
- Tid, temperatur och transformation
- C-formade: tids och temperaturberoende, dvs beror av kärnbildning och kärntillväxt (diffusion)
- Vågräta: endast temperatursberoende, dvs att drivande kraft är delta T, diffusionslös
- 100% Perlit: kyl tull nosen på 1%Perlit och håll T tills passerat 95%kurvan
- 50%Perlit och 50% martensit: kyl till nosen 1% perlit, håll T isoterm till 50%kurvan och sedan släck ner till Mf
- 100% martensit: släck till Mf innan vi når 1% perlitkurvan . Lämpligast på längsta möjliga tid för att undvika spänningar av kylningen
T2001, Bilden visar mikrostrukturen av en Fe-0,4 vikt-% C legering, som efter
austenitisering fått svalna långsamt i ugn ner till ca 700 °C och därefter fritt i luft till rumstemperatur.
Identifiera strukturer och faser i materialet (med pilar) samt förklara
uppkomsten av dem.
Vit struktur: Korngränsferrit, i de tidigare austenitkorngränserna. Har
uppkommit mellan A3 A1.
Mörk struktur: Perlit ( + Fe3C), i det inre av de tidigare austenitkornen. Har
bildats mellan A1 och 700 C. Det finns ingen Martensit i strukturen eftersom det
blev fullständig omvandling till Perlit vid den långsamma svalningen i ugn till
700 C.
T2001, Bilden visar mikrostrukturen av ett stål med eutektoid sammansättning som har behandlats enligt följande: ”Provet har först austenitiserats och därefter värmebehandlats isotermt 70 °C under A1 en viss tid, t1, och slutligen släckts (snabbkylts) till rumstemperatur”.
Ange processen i TTT-diagrammet samt
förklara vilken fas/struktur det vita
respektive det svarta är i bilden (läs
texten ovan noga).
Ange i diagrammet och beskriv i text
den lämpligaste processen (T, t) för
att få:
- 100 % Perlit
- 100 % Martensit
- Svart struktur är Perlit, dvs alfa+cementit som har bildats då vi värmebehandlat isotermt 70grader UNDER A1 sedan släcks det snabbt till rumstemp vilket bildar martensit
martensit är den vita strukturen
(martensit mörk endast om anlöpt pga cementitutskiljning)
-100% Perlit kyl till nosen 1%kurvan och sedan behåll temperaturen isotermt tills passerat 95%kurvan
- Släck snabbt ner till Mf innan vi når 1%perlitkurvan. Görna så lång tid som möjligt för att unvika spänningar i materialet
