Värmebehandling

Question 1

Vad är en värmebehandling?

Answer 1

Fas- och strukturförändringar i FAST FAS för att ändra mekaniska egenskaper

Question 2

Vilka härdningsmekanismer finns?

Answer 2

• Deformationshärdning
• Lösningshärdning
• Partikelhärdning/Utskiljningshärdning
• Korngränshärdning

Question 3

Vad kräver strukturomvandlingar?

Answer 3

Drivkraft och mekanism, dvs. termodynamik och kinetik

Question 4

Vilka drivkrafter finns?

Answer 4

• Stabila faser - Fri energi
• Underkylning
• Fasdiagram
• Ytenergi mellan t.ex. korn eller gammal och ny fas
• Deformation - Töjningar runt dislokationer gör deformerat material mindre stabilt

Question 5

Vilka mekanismer finns?

Answer 5

Diffusion

Question 6

Vad är kärnbildning?

Answer 6

Kärnor bildas vid korngränserna genom omlagring av atomerna. Vid underkylning har kärnans volym lägre fri energi -> energivinst om kärnans volym ökar och stabil fas bildas. Kärnan måste spontant växa till sin kritiska storlek för att tjäna energi på fortsatt tillväxt. Energi går åt till att skapa ny fasgränsyta.

Question 7

Vad innebär tillväxt av ny fas?

Answer 7

Att kärnan växer genom termiskt aktiverad diffusion/atomhopp.

Question 8

Hur legeras stål?

Answer 8

I rent FeC bildas perlit mycket snabbt, svårt att få martensit. Karbider bildas i första hand med legeringselement (t.ex. Cr, Mu, V, Nb). Dessa diffunderar substitutionellt dvs. mycket långsammare än kol => Perlitnosen förskjuts till längre tider => långsammare svallning räcker för att få martensit

Question 9

Varför legeras stål vid framställningen med karbidbildare?

Answer 9

För att: • Bromsa fasomvandlingen • Kunna få finfördelade karbider

Question 10

Vad är CTT?

Answer 10

Continous Cooling Transformation Diagram som visar strukturomvandling som funktion av svalningshastighet

Question 11

Vilka två stålfaser kan bildas vid måttlig underkylning?

Answer 11

Ferrit och perlit

Question 12

Vad är normalisering?

Answer 12

Värmebehandling av stål genom austenitisering(=värma till austenitområdet) och långsam svalning till ferrit och perlit.

Question 13

Vad är en karbid?

Answer 13

Karbider kärnbildas inne i de forna austenitkornen. De är mer finfördelade än i perlit. Det finns fortfarande ferrit runt karbiden men det finns inga ferritkorn.

Question 14

Vad är bainit?

Answer 14

Bainit är en struktur med ferrit och karbid, liksom perlit, men med ett annat utseende. Bainit är hårdare än perlit, men någorlunda segt och mjukare än martensit. Bainithärdning ger ett stål som är färdigt att använda utan fler värmebehandlingssteg. Bildningen är tidsberoende.

Question 15

Hur bildas martensit?

Answer 15

Snabb kylning (släckning) av kol från gamma-fas —> C hinner ej omfördelas. Gittret omlagras från fcc till metastabil martensit i tetragonal rymdcentrerad struktur som liknar bcc (ferrit) men med mycket tvångslöst kol. Mycket hårt och sprött material. Bildningen är temperaturberoende

Question 16

Två anledningar till att man legerar stål?

Answer 16

• Bromsa fasomvandling perlit/bainit - Kunna få finfördelade karbider vid anlöpning

Question 17

Vad är CCT?

Answer 17

Continuous Cooling Transformation Diagram som visar strukturomvandling som funktion av svalningshastighet.

Question 18

Vad är mjukglödgning?

Answer 18

Mjukglödgning är en värmebehandlingsmetod som fungerar för alla kolstål. Cementiten sfäroidiseras.

Undereutektoida (C<0,7%) stål värms till ca 700 grader och hålls där ca 10h.

Övereutektoida (C>0,7%) värms till ca 750 grader sedan till 700 grader p.g.a att här måste även korngränscementiten sfäroidiseras. Mjukglödgning görs för att få så mjuka stål som möjligt d.v.s lätt att bearbeta.

Question 19

Vad är anlöpning?

Answer 19

Värmebehandling som gör stålet segare desto högre temperaturer(200-500 grader) man anlöper vid. Metastabil martensit sönderfaller till stabilare faser, ferrit och karbider.

Question 20

Beskriv vad som händer vid återhämtningen under en strukturomvandling vid uppvärmning

Answer 20

Under återhämningen så ordnar sig dislokationer så att att gittertöjningen minskar. Mekaniska egenskaper är konstanta.

Question 21

Beskriv vad som händer vid rekristallisationen under en strukturförändring vid uppvärmning

Answer 21

Rekristallisation sker i deformerat material. Nya korn med låg dislokationstäthet bildas gradvis tills hela strukturen är omvandlad. Kornen blir vanligen mindre än de gamla vid fullständig rekristallisation. T = 0.4*Tm. Exempel Kallvalsad plåt.

Question 22

Beskriv utskiljningshärdning

Answer 22

1. Upplösningsbehandla(värm till ca 500 grader) i enfasområde alfa-fas med löst ämne B.
2. Släckning. Alfa är kraftigt underkyld men omvandlas ej. B är tvångslöst i alfa.
3. Åldra vid måttlig förhöjd temperatur. Stor drivkraft för fasomvandling -> kärnbildning och begränsad tillväxt av många små utskiljningar som ligger tätt -> ökad styrka med viss minskning av duktilitet(seghet).

Question 23

Vad ska man undvika vid utskiljningshärdning

Answer 23

• För hög temp eller/och för lång tid vid åldring.
• För långsam svalning eller upplösningshärdning.

Question 24

Vad krävs för att en fasomvandling ska ske?

Answer 24

Kärnbildning och tillväxt av ny fas.

Question 25

Vad menas med att fasen är underkyld?

Answer 25

En fas är underkyld när den existerar vid lägre temperaturer än där den är stabil (i jämvikt).

När temperaturen är under den temperatur då någon fas blir stabil och vill bildas. Ökad underkylning ger då ett ökat “tryck” på att fler kärnor till nya faser ska bildas.