Härdningsmekanismer och diffusion

Question 1

Reogör för de 4 vanligaste härdningsmekanismerna

Answer 1

1. Deformationshärdning
2. Lösningshärdning
3. Korngränshärdning
4. Partikelhärdning

Question 2

Deformationshärdning

Answer 2

Ökad hållfasthet genom plastisk deformation. Genom att bygga in dislokationer i ett material kan man uppnå ett mer hårt och hållfast material. T.ex. valsning

Question 3

Lösningshärdning

Answer 3

Genom att blanda olika ämnen med varandra uppnår man ett starkare material, t.ex. metallegeringar

Question 4

Korngränshärdning

Answer 4

Vill skapa en så förfinad kornstruktur som möjligt, dvs så små korn som möjligt

Question 5

Partikelhärdning

Answer 5

Utskiljning av fina, hårda partiklar (annan fas) i en mjukare matris för att uppnå ett mer hållfast material

• T.ex. lösningshärdning där man fäller ut tex. Cu-partiklar i en aluminiummetall.

Question 6

Vad händer med spänning-töjningskurvan vid deformationshärdning?

Answer 6

• Kurvans höjd kommer att öka men kommer istället vara kortare
• Detta innebär att materialet blir starkare men mindre duktilt och istället mer sprött

Question 7

Beskriv glödgning

Answer 7

• Behandlingsmetod efter plastisk deformation för att återfå duktilitet
• Består av 3 steg

1. Recovery
2. Rekristallisation
3. Korntillväxt

Question 8

Beskriv recovery inom glödgning

Answer 8

Första steget

• Man värmer upp materialet så dislokationerna rör sig och formar sub-korn

Question 9

Beskriv rekristallisation inom glödgning

Answer 9

Andra steget
- När metallen värms över rekristallisationstemperaturen bildas små korn av subkornen och dislokationerna försvinner

• Man uppnår då hög duktilitet och något lägre styrka (mjukare)

Question 10

Korntillväxt

Answer 10

Vid ännu högre temp sker recovery och rekristallisation väldigt snabbt vilket gör att kornen sammanfogas och blir till stora korn. Då får man ett mer duktilt material

Question 11

Beskriv diffusion

Answer 11

Orienterad förflyttning av atomer i ett material för att jämna ut koncentrationsskillnader

Question 12

Beskriv en metod där diffusionsmekanismen nyttjas?

Answer 12

Sätthärdning: om man har t.ex. ett duktilt stål kan bilda en hårdare yta genom att spruta i kolgas i ett utrymme

• Kolet diffunderar in i ytan (interstitiella positioner intas) och bildar ett hårdare stål medan kärnan förblir mjuk

Question 13

Vakansdiffusion

Answer 13

Atom flyttar sig till en vakans i gittret

Question 14

Interstitiell diffusion

Answer 14

Interstitiell atom flyttar sig till annan interstitiell position i gittret

Question 15

Diffusivitet

Answer 15

Ett mått på ett materials förmåga att släppa igenom andra ämnen. Beror på:

• Temperatur
• Mekanismer
• Struktur
• Bindning

Question 16

Vad beskriver Ficks första lag?

Answer 16

Den visar att drivkraften för diffusion är koncentrationsgradienten

Question 17

Vad beskriver Ficks andra lag?

Answer 17

Möjliggör beräkning av koncentrationsprofilen hos ett diffusionssystem

Question 18

Vilka typer av kristallfel finns?

Answer 18

1. Punktfel
2. Dislokationer (linjefel)
3. Ytfel (korngränser)
4. Volymfel (Utskiljningar)

Question 19

Beskriv punktfel och de olika typerna som finns

Answer 19

Finns olika typer av punktfel i ett gitter:

1. Vakans: Det saknas en atom på en position i gittret
2. Interstitiell defekt: En främmande atom ligger i gittrets mellanrum
3. Substitutionell defekt: En främmande arom ersätter en atom i den normala gitterpositionen

Question 20

Ge ett exempel på ett material där det råder en interstitiell defekt

Answer 20

Ferrit: har interstitiellt kol i stål

Question 21

Beskriv linjefel

Answer 21

Även kallat dislokationer: atomplan glider in i normalt organiserade atomplan vilket ger upphov till kristallfel

Question 22

När uppstår dislokationer?

Answer 22

Vid kristallisation eller plastisk deformation

Question 23

Beskriv ytfel

Answer 23

Även kallat korngränser, vilket är gränsen mellan två korn som har olika orientering.

*Ju mindre korn, desto fler korngränser och färre dislokationer kan uppstå

Question 24

Beskriv volymfel

Answer 24

Små partiklar med en annan sammansättning än grundmassan blandas in i ett material och kan ses som 3D-fel. T.ex. AlCu-legering

Question 25

Vad händer vid plastisk deformation på en mikronivå?

Answer 25

Kristaller glider mot varandra i bestämda glidriktningar på bestämda glidplan, vilket försvårar dislokationernas rörelse

• Atomerna rör sig då förbi varandra succesivt

Question 26

Kan temperaturen påverka diffusionshastigheten?

Answer 26

Ja, låg temp innebär avsaknad av energi för att kunna förflytta sig, vilket sänker diffusionshastigheten. Vid högre temperaturer kommer det istället finnas mer energi vilket möjliggör orienterad förflyttning och diffusionshastigheten ökar