Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10;s platností do r. 2016 v návaznosti na platnost norem. Zákaz šířění a modifikace těchto materálů. Děkuji Ing. D. Kavková
Metastabilní soustava
Fe – Fe3C
Praktický význam lze vysvětlit rozdílné vlastností
- ocelí < 2,11 % C - litin ≥ 2,11 % C ocel - možno tvářet (kovat, válcovat, lisovat,…) - široká oblast dobře tvařitelného austenitu litina - uhlík převážně vyloučen jako grafit nebo ledeburit - tvařitelnost velice nízká - náhlý přechod z pevného stavu v taveninu
Čisté železo - Fe (Ferrum) prvek známý od starověku teplota tání…1538°C polymorfní kov se 4 alotropickými modifikacemi
mřížka krychlová (prostorově,plošně centrovaná)
teplota t(°C)
tavenina 1 538 1 401
δ
γ
911 769
tuhá fáze
β
α
paramagnetické feromagnetické čas (s)
Atomium Mezinárodní výstava
Expo 58 konaná v Bruselu v roce 1958 se stala vyjádřením nového stylu a atomového věku. Symbolem a ztělesněním Expa se pak stalo Atomium (model základní buňky krystalové mřížky železa zvětšený 165 miliardkrát)
Slitiny železa slitiny Fe - určitý obsah uhlíku (C) příliš vysoký obsah C - slitina křehne předpoklad - určitý obsah C v Fe nezbytný pro zlepšení
vlastností slitin tepelným zpracováním uhlík - vliv na vnitřní strukturu slitin Fe dle obsahu C - různá struktura - ocel < 2,11%C, litina ≥ 2,11%C
teplota t (°C)
Křivky diagramu 1 538
krystalizace překrystalizace
l1 s1 1 148
911
segregační čára - g p1
727
likvidus - l
r1
r2
g2
0,018
g1
0,765
l2
solidus - s eutektikála
s2
počátek překrystalizace - p p2
eutektoidála
ukončení překrystalizace - r 2,11
4,3
6,67 koncentrace C(%)
Křivky diagramu likvidus - l1, l2 počátek krystalizace solidus - s1, s2 ukončení krystalizace segregační čára - g1, g2 omezení rozpustnosti počátek překrystalizace - p1, p2 počátek změny mřížky ukončení překrystalizace - r1, r2 ukončení změny mřížky eutektikála - krystalizace (solidus ║s koncentrací) eutektoidála - překrystalizace (čára ║ s koncentrací)
teplota t (°C)
Slitiny železa - rozdělení 1 538 l1 s1
l2
1 148
s2 p1
911
g1 p1
r1 727
r2
g2
0,018
0,765
eutektoidní pod nad oceli
2,11
4,3
6,68
eutektické podeutektické nadeutektické litiny
C(%)
Strukturní složky austenit - intersticiální tuhý roztok C v Feγ,
max. rozpustnost 2,11%C při t = 1 147 °C ferit - intersticiální tuhý roztok C v Feα, max. rozpustnost 0,018 %C při t = 727 °C perlit - eutektoid metastabilní soustavy, vznik rozpadem austenitu s obsahem 0,765 %C při t = 727 °C cementit - intermediální fáze konc. 6,67 %C ledeburit - eutektikum, vznik z taveniny t = 1 147°C, koncentrace 4,3 %C
teplota t (°C)
1 538
tavenina 1 148
A
L
P
L
911
C
727
F 0,018
0,765
2,11
4,3
6,68
C(%)
Austenit měkký, velmi tvárný, odolný vůči korozi a proti působení vysokých teplot
Feγ - mřížka krychlová plošně středěná
Feγ C
Vznik austenitu 1539°C
γ
křivka chladnutí γ
Ferit měkký, tvárný, dobře obrobitelný Feα - mřížka krychlová prostorově středěná
přísady zvyšují tvrdost a pevnost feritu houževnatost zvyšují (Ni, Cr, Mn), snižuje (Si)
Feα C
Vznik feritu
Perlit eutektoid vzniklý rozpadem austenitu podle
metastabilního systému vedoucí fází perlitické přeměny je cementit vedle cementitu vznik lamel feritu
Vlastnosti perlitu vyšší pevnost a tvrdost horší plastické vlastnosti horší obrobitelnost vyšší odolnost proti opotřebení ve srovnání s feritem
Vznik perlitu
Vznik perlitu
Cementit nelegované oceli
- tvořen karbidem železa Fe3C velmi tvrdý a křehký vyšší obsah ve struktuře - neobrobitelný Cl - primární cementit (vznik z taveniny) Cll - sekundární cementit (segragát pod g1) Clll - terciální cementit (segragát pod g2)
Vznik cementitu - primární
Vznik cementitu - sekundární 1 148°C křivka chladnutí
g1
727°C
Vznik cementitu - terciální
Ledeburit eutektikum v metastabilní soustavě
Fe - Fe3C tvořen austenitem a ledeburitickým cementitem jedna se základních složek bílých litin
Vznik ledeburitu
Vznik ledeburitu 4,3 %C 1 148°C
727°C
Transformovaný ledeburit eutektoidní teplota
- austenit se transformuje na perlit - vzniká tzv. transformovaný ledeburit
Transformovaný ledeburit
Tváření ocelí tváření zatepla
1148 A3
dolní teplota tváření
A1
50°C
teplota [°C]
horní teplota tváření
0,8
tváření zastudena obsah C [%]
2,11
Odlévání teplota t (°C)
1 538
911
teplota lití
materiály vhodné k odlévání
C(%)
Zdroje Callister, W.D., Jr., Material Science and Inginering
an Introduction, John Wiley & Son, 2003, ISBN 0471-13576-3 ime.fme.vutbr.cz
