Materjalitehnika instituut MATERJALIÕPETUS Kodutöö nr 1 Teostas : MATB-34 ****61 Tallinn 2004 1. Faasidiagramm Fe-Fe3C alaeutek- eutek- üleeutek- alaeutektsed eutektsed üleeutektsed toidsed toidsed toidsed 2. Struktuurivormid: Faasilised (tardfaasid) ferriit (F), Austeniit (A), Tsementiit (T) Faasilised A+L, L+T, A+T, F+A, F+T Mehaanilised segud: Ledeburiit (Le): C-4,3%, t=1147...727 kraadi C, Le= A+T; t=...727 kraadi C, Le=F+T Perliit(P): C-0,8%, aeglasel jahtumisel, alla 727 kraadi C, jäme struktuur, A->P, P=F+T Beiniit(B)=F+T, t= 400-500 kraadi C, peen struktuur Martensiit(M), üleküllastunud FeC. 2 3.Jahtumiskõver Kusjuures toimuvad järgmised faasimuutused: 1
D. Puhtad metallid on tardlahused Score: 1,5/1,5 6. Mis on teras? Student Response A. Teras on keemilise elemendi raua ajalooliselt kujunenud nimetus B. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus kuni 2,14%) C. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus alates 2,14%) D. Teras on keemiline element Score: 1,5/1,5 7. Mis on austeniit (A) Student Response A. Süsiniku tardlahus rauas. B. Süsiniku tardlahus rauas C. Raua ja süsiniku keemiline ühend D. Raua ja süsiniku eutektoidne mehaaniline segu Score: 1,5/1,5 8. Mis on tsementiit (T) Student Response A. Süsiniku tardlahus rauas. B. Süsiniku tardlahus rauas C. Raua ja süsiniku keemiline ühend D
6. Mis on teras? Student Response A. Teras on keemilise B. Teras on raua ja süs C. Teras on raua ja süs Student Response D. Teras on keemiline Score: 1,5/1,5 7. Mis on austeniit (A) Student Response A. Süsiniku tardlahus B. Süsiniku tardlahus C. Raua ja süsiniku ke D. Raua ja süsiniku eu Score: 1,5/1,5 8. Mis on tsementiit (T) Student Response A. Süsiniku tardlahus B. Süsiniku tardlahus
Teras on keemilise elemendi raua ajalooliselt kujunenud nimetus b. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus kuni 2,14%) c. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus alates 2,14%) d. Teras on keemiline element Score: 2/2 Küsimus 7 (2 points) Mis on austeniit (A) Student Response: Õppija Vastuse variandid vastus a. Süsiniku tardlahus rauas. b. Süsiniku tardlahus rauas c. Raua ja süsiniku keemiline ühend d. Raua ja süsiniku eutektoidne mehaaniline segu Score: 2/2 Küsimus 8 (2 points) Mis on tsementiit (T) Student Response: Õppija Vastuse variandid vastus
4. 2,14 % 5. 6,67 % 4 Kui suur on ferriidi süsiniku lahustuvus toatemperatuuril tasakaaluolekus (massiprotsentides)? : 1. 0,01 % 2. 0,02 % 3. 0,8 % 4. 2,14 % 5. 6,67 % 5 Terasele C-sisaldusega 0,46% on tehtud täiskarastus, mille tulemusel on saadud martensiitstruktuur. Kui suur hulk süsinikku on jäänud martensiiti? : 1. 0,02 % 2. 0,46 % 3. 0,8 % 4. 2,14 % 5. 6,67 % 6 Miks on perliidi süsinikusisaldus 0.8%? : 1. Austeniit, mille süsinikusisaldus on alla või üle 0,8% ei lagune ja jääb toatemperatuuril ka austeniidiks. 2. Perliidi süsinikusisaldus (0,8 %) on kokkuleppeline väärtus, mis võimaldab materjaliuuringutes lihtsustusi teha. Reaalselt sisaldab perliit 0-2,14% süsinikku. 3. Perliidi tekkimisel süsinik koguneb perliidi aladel ja rikastub seal seni kuni saavutatakse 0,8% süsinikku. 4. Perliit tekib austeniidi lagunemisel 727 C juures ning sel temperatuuril on austeniidi
siis näha et roostevaba terase omaduseks on korrosioonikindlus oksüdeerivas keskkonnas. Roostevaba terase tüübid • Hakati kasutama pärast Esimese maailmasõja lõppu peamiselt masina- ning keemiatööstuse. Tänapäeval võib leida kodumajapidamises kasutavatest söögiriistadest kuni erinevate lahendusteni autotööstustes ja mujal. • Tänapäeval kasutatakse peamiselt järgmisi roostevaba terase tüüpe: ferriit-, martensiit- ning austeniit- Martensiit teras • Martensiit-terase Cr sisaldus on 12 – 18%. Teras on karastatav ning tugev. See teras on lisaks veel magnetiline. Võimalik on seda sepistada ja sulatada, kuid mitte keevitada. See teras sobib kõige paremini masinaosade valmistamiseks. Kasutatakse veel tööriistades. Austeniit teras • On roostevabadest terastüüpidest kõige tähtsam, sest seda kasutatakse kõige rohkem. Austeniit teras ei ole magnetiline ning tema
Score: 1,5/1,5 6. Mis on teras? Student Response A. Teras on keemilise elemendi raua ajalooliselt kujunenud nimetus B. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus kuni 2,14%) C. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus alates 2,14%) D. Teras on keemiline element Score: 1,5/1,5 7. Mis on austeniit (A) Student Response A. Süsiniku tardlahus rauas. B. Süsiniku tardlahus rauas C. Raua ja süsiniku keemiline ühend D. Raua ja süsiniku eutektoidne mehaaniline segu Score: 1,5/1,5 8. Mis on tsementiit (T) Student Response A. Süsiniku tardlahus rauas. B. Süsiniku tardlahus rauas C. Raua ja süsiniku keemiline ühend
Eutektikum rauasüsinikusulamites kannab nimetust ledeburiit: Vastus: tõene .on raua ja süsiniku keemiline ühend, mis sisaldab 6,67 massiprotsenti süsinikku. Vastus: tsementiit Seadke vastavusse rauasüsinikusulamites leiduvad faasid ja struktuurivormid nende mehaaniliste omadustega. Vastus: Tsementiit Kõige kõvem, Ferriit Kõige plastsem, Perliit Kõige tugevam. Toatemperatuuril on kõigil tasakaalulistel rauasüsinikusulamitel struktuuris ferriit ja austeniit. Vastus: väär Raua sulamistemperatuur on: (kirjutage ainult number) vastus:1539 ...on raua ja süsiniku tardlahus, mis moodustub, kui süsiniku aatomid on asetunud -raua tahkkesendatud kuupvõre aatomitevahelistesse tühikutesse. Vastus: austeniit. Toodete valmistamise järgi liigituvad rauasüsinikusulamid survetöödeldavateks ja valatavateks. Vasus: tõene ...süsiniku tardlahus a-rauas, mis moodustub süsiniku aatomite paigutumisel -raua ruumkesendatud kuupvõre tühikutesse.
6. Mis on teras? Student Response Feedback A. Teras on keemiline element B. Teras on keemilise elemendi raua ajalooliselt kujunenud nimetus C. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus kuni 2,14%) D. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus alates 2,14%) Score: 1,5/1,5 7. Mis on austeniit (A) Student Response Feedback A. Raua ja süsiniku eutektoidne mehaaniline segu B. Raua ja süsiniku keemiline ühend C. Süsiniku tardlahus rauas D. Süsiniku tardlahus rauas. Score: 1,5/1,5 8. Mis on tsementiit (T) Student Response Feedback A. Süsiniku tardlahus rauas
Vali üks: 1. 0,01 % 2. 0,02 % 3. 0,8 % 4. 2,14 % 5. 6,67 % Question 5 Incorrect Mark 0,00 out of 2,00 Question text Terasele C-sisaldusega 0,46% on tehtud täiskarastus, mille tulemusel on saadud martensiitstruktuur. Kui suur hulk süsinikku on jäänud martensiiti? Vali üks: 1. 0,02 % 2. 0,46 % 3. 0,8 % 4. 2,14 % 5. 6,67 % Question 6 Correct Mark 4,00 out of 4,00 Question text Miks on perliidi süsinikusisaldus 0.8%? Vali üks: 1. Austeniit, mille süsinikusisaldus on alla või üle 0,8% ei lagune ja jääb toatemperatuuril ka austeniidiks. 2. Perliidi tekkimisel süsinik koguneb perliidi aladel ja rikastub seal seni kuni saavutatakse 0,8% süsinikku. 3. Perliit tekib austeniidi lagunemisel 727 C juures ning sel temperatuuril on austeniidi süsinikulahustuvus alati 0,8% olenemata süsinikusisaldusest terases (selleks, et perliit tekiks terase mikrostruktuuris, peab koostises olema süsinikku enam kui 0,02%). 4
Answer A. Teras on keemilise elemendi raua ajalooliselt kujunenud nimetus B. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku 100% sisaldus kuni 2,14%) C. Teras on raua ja süsiniku sulam (süsiniku sisaldus alates 2,14%) D. Teras on keemiline element Score: 1,5/1,5 7. Mis on austeniit (A) Student Response Value Correct Answer A. Süsiniku tardlahus rauas. B. Süsiniku tardlahus rauas 100% C. Raua ja süsiniku keemiline ühend D. Raua ja süsiniku eutektoidne mehaaniline segu Score: 1,5/1,5 8. Mis on tsementiit (T)
S põhjustab terases nähtust, mida nimetatakse punahapruseks ehk teras muutub hapraks punase hõõgumise temperatuuril, kuskil alates 900 kraadist. (Muidu terase hõõgutusvärvused on erinevad.) Punahaprus seisneb selles, et umbes 1000 kraadi juures (988 kraadi) tekib meil väävlis ühend raudsulfiid, mis koos rauaga moodustab eutektikumi (eutektikum oli madala sulamistemperatuuriga). Terases austeniidi terade vahel (1000 kraadi juures oli meil austeniit) tekib austeniidi piiril raudsulfiid koos rauaga, moodustub eutektikum ja tekib sulafaas austeniidi terade vahel - FeS +A(sel temperatuuril on austeniit). Kui sellist terast sepistada, siis seal, kus on sulafaas, seal terastruktuur rikutakse. Ei pruugi plastselt deformeeruda, vaid te lööte vedela faasi sealt vahelt välja, tekivad praod ja tekib kehva kvaliteediga teras. P põhjustab terase haprust madalatel temperatuuridel ehk me rääkisime teraste löögisitkuse sõltuvus temperatuurist
Katsekeha lõppkõvadus oli 75,3 HRB. Võrreldes normaliseeritud terasega on kõvadus väiksem. Katsekeha 1.2: Katsekehale tehti madallõõmutus temperatuuril 600°C. Katsekeha lõppkõvadus oli 22 HRC. Võrreldes normaliseeritud terasega on kõvadus väiksem. Katsekeha 1.3: Katsekehale tehti normaliseerimine temperatuuril 850°C. Katsekeha lõppkõvadus oli 20 HRC. Võrreldes täis- või madallõõmutatud terastega on kõvadus suurem, sest jahtumiskiirus on suurem ning austeniit laguneb kiiresti. Selle tulemusena saame peeneteralisema ning ühtlasi ka kõvema struktuuri. C45 Katsekeha 2.1: Katsekehale tehti normaliseerimine temperatuuril 820°C. Katsekeha lõppkõvadus oli 90,3 HRB. Võrreldes täis- või madallõõmutatud terastega on kõvadus suurem, sest jahtumiskiirus on suurem ning austeniit laguneb kiiresti. Selle tulemusena saame peeneteralisema ning ühtlasi ka kõvema struktuuri. Võrreldes antud katsekeha katsekehaga 1
Tehnomaterjalid II KT 1. Fe-Fe3C faasidiagramm: faasid rauasüsinikesulameis: F, T, A. Faaside omadused. Raud moodustab süsinikuga järgmised metalsed faasid: Piiratud tardlahused: ferriit, austeniit. Keemilised ühendid: Fe 3C jt. Toatemperatuuril on kõikidel tasakaalulistel rauasüsinikusulamite struktuuriosadeks ferriit ja tsementiit (Fe 3C), temperatuuril üle 727°C lisandub neile austeniit. Ferriit (F) (ferrite)- süsiniku tardlahus a-rauas, mis moodustub süsiniku aatomite paigutumisel -raua ruumkesendatud kuupvõre tühikutesse (eelkõige tahkudel olevatesse). Temperatuuril 727 °C lahustub a-rauas kuni 0,02% C (massi%), toatemperatuuril aga kuni 0,01%. Temperatuuridel 0...911 °C esineb -ferriit, 1392...1539 °C-ferriit. Ferriiti iseloomustab: ruumkesendatud kuupvõre (K8), väike tugevus ja kõvadus, suur plastsus. -
tugevus. Muutused on seotud faasimuutustega kuumutamisel: jääkausteniidi kadumise ja martensiidi lagunemisega. Karastatud terase kuumutamisel toimub ka karastamisel tekkinud sisepingete vähenemine ja karbiidiosakeste kasv. Kuumutusviiside kirjeldus ja kuumutamise kestuse valik Liiga kõrge karastustemperatuur ja pikaajaline seisutamine sellel põhjustavad austeniidi terakasvu ja pinnakihist süsiniku välja põlemist. Jämedateraline austeniit annab karastamisel jämedastruktuurse martensiidi, mis on peenestruktuursest martensiidist hapram. Kuumutuskestus oleneb mitmest mõjurist ja üldised juhised süsinikteraste puhul saab tabelist. Kuumutustemperatuuri sõltuvus süsinikusisaldusest Mida rohkem sisaldab teras süsinikku, seda suuremad on karastamisel mahumuutused, ning mida madalamal temperatuuril muutub austeniit martensiidiks, seda suurem on oht deformatsioonide, pragude, pingete ja teiste
3. Eeltermotöötlusviisid antud terasel - lõõmutamine - normaliseerimine Struktuuriosad jäävad samaks, sest jahtumiskiirus on madal ( ferriit ja perliit). 4. Terase grupp lähtuvalt lõpptermotöötlusest Kuna alates 0,3% süsinikusisaldusega terastest on parandatavad, siis püüeldaksegi konstruktsiooniteraste korral suure sitkuse ja tugevuse poole. See saavutatakse karastamise ja kõrgnoolutuse tagajärjel. Esmalt viiakse läbi karastamine, mille tulemusena austeniit muutub martensiidiks. Sellega saavutatakse suur kõvadus, kuid jahtumisel tekkivad termopinged ja martensiidi suur kõvadus tingivad karastatud terase vähese vastupanu löökkoormustele ja deformatsioonile. Seda parandatakse aga noolutamisega suhteliselt kõrgel temperatuuril (450... 650 °C, jahutus õhus). Sellist karastust järgneva kõrgnoolutusega nimetatakse parandamiseks. 5. Optimaalne karastustemperatuur, terase struktuur peale karastamist ja kõvadus HRC.
C-sisaldus 2.0 4. Sulami struktuuriskeem Üleeutektoid koostisega Fe-C-sulam C-sisaldusega 2 (0,8C2,14%). Struktuur koosneb perliidist ja sekundaartsementiidist. Sekundaarset tsementiiti leidub üleeutektoidses terases tavaliselt heleda võrguna või terakeste ahelana perliiditerade vahel või nõeltena nende sees. Temperatuuri 1147C on süsiniku maksimaalne lahustuvus -rauas on 2,14% ja temperatuuril 727C- 0,8%. Toatemperatuuril austeniit süsinikterades ei esine, sest ta laguneb 727 C juures ferriidiks ja tsementiidiks. 5. Grafiiti sisaldava malmi omadused sõltuvad tema struktuurist, peamiselt grafiidist. Malmi võib vaadelda terasena, milles esinevat grafiiti võib käsitleda kui pragusid. Sel juhul sõltuvad mehaanilised omadused grafiidiosakeste hulgast, kujust ja jaotusest metalses põhimassis. Mida väiksemad on grafiidiosakesed, seda paremad on mehaanilised omadused.
0,07 50 360 20 40, 40, 39 0,07 33 500 20 24, 28, 29 Märkused: Tööstuses noolutatakse terast pikemalt, kuid meie noolutasime 20 minutit. Kokkuvõte/järeldused: ( Karastamisel: 1. Vees tekib martensiit. 2. Õhus austeniit laguneb ja tekivad erinevad ferriidi ja tsementiidisegud. 3. Õlis austeniit laguneb ja tekivad erinevad feriidi ja tsementiidisegud. Noolutamisel: 1. 210 C võib suureneda mõnevõrra suure süsinikusisaldusega terase detaili kõvadus tänu jääk austeniidi muutumisel martensiidiks. Keskmise süsinikusisaldusega terastel, milles pärast karastamist ei ole
Mittelahustuvus Vedelas olekus lahustub enamik metalle üksteises piiramatult, moodustades ühtlase vedellahuse. Vedelfaasist tekkivad tardfaasid erinevad koostiselt vedelast lähtefaasist. Rauasüsinikusulamid (Fe-C sulamid) Faasid ja mehaanilised segud Fe-C sulamites Toatemperatuuril on kõikide rauasüsinikusulamite struktuuriosadeks ferriit ja tsementiit, kõrgemal temperatuuril (üle 727 °C) lisandub neile ka austeniit. Ferriit (F) - α-ferriit on tardlahus, mis moodustub süsinikuaatomite paigutumisel α- raua ruumkesendatud kuupvõre tühikutesse, eelkõige tahkudel olevaisse, ja eksisteerib temperatuurivahemikus 0...911 °C. Kuna tühikute mõõtmed on tunduvalt väiksemad süsinikuaatomite läbimõõdust, on süsiniku lahustuvus α -rauas äärmiselt väike: temperatuuril 727 °C 0,02%, toatemperatuuril ainult 0,01%. Ferriit on sitke ja hästi
austeniidi (A) lagunemisel selle aeglasel jahutamisel alla 727 °C. Beiniit (B) On ka ferriidi (F) ja tsementiidi (T) eutektoidne segu. Tekib temperatuuridel alla 500 °C. Martensiit (M) C üleküllastatud tardlahus a-rauas. Maksimaalne C-sisaldusnon võrdne lähtefaasi austeniidi C-sisaldusega. 3. C sisaldus 0,2% T, °C 1) Ferriit hakkab tekkima. 2) 1495°C Peritektne tasakaal ja vedelfaas hakkab kristalluma. Ferriidist ja ledeburiidist moodustub austeniit. 3) Kogu ferrit kaob struktuurist, muutudes austeniidiks 4) Austeniidi hulka hakkab tekkima ka ferriit 5) Eutektoidne tasakaal. Eutektoidmuutuse tagajärjel laguneb austeniit ferriidi ja tsementiidi seguks, mida nimetatakse perliididks. 4. Ferriit Perliit Alaeutektoidterased (hypoeutectoid steel), C<0,8%. Struktuur koosneb ferriidist ja perliidist (joon. 2.10a).
2. 400°C praktiliselt kogu süsinik on martensiidist eraldunud ja terase struktuur koosneb ferriidist ning väga väikestest ümaratest tsementiiditeradest. Sellist struktuuri nimetatakse noolutustroostiidiks. 3. 550°C tsementiiditerad hakkavad koaguleeruma. Tänu selle koosneb struktuur ferriidist ja suurematest tsementiiditeradest. Sellist struktuuri nimetatakse noolutussorbiidiks. Karastamisel: 1. Vees tekib martensiit 2. Õhus austeniit laguneb ja tekivad erinevad ferriidi ja tsementiidisegud. 3. Õlis austeniit laguneb ja tekivad erinevad ferriidi ja tsementiidisegud.
Graafik 2: C45E kõvaduse sõltuvus jahtumiskiirusest Graafik 3: C45E kõvaduse sõltuvus noolutus temperatuurist Karastamise käigus tekkinud struktuurid: Karastamine: C10E: Vesi jahtumine: Otse austeniidist martensiidiks. Lõppstruktuuriks jääb martensiit M. C45E: Vesi jahtumine: Otse austeniidist martensiidiks. Lõppstruktuuriks jääb martensiit M. Õli jahtumine: Austeniit hakkab muutuma perliidiks aga kogu austeniit ei jõua perliidiks muutuda. Lõppstruktuuriks jääb martensiit pluss perliit M+P. Õhk jahtumine: Austeniidist muutub kogu teras perliidiks. Lõppstruktuur on perliit. C60E: Vesi jahtumine: Otse austeniidist martensiidiks. Lõppstruktuuriks jääb martensiit M. Noolutamine: C45E 250°C: Noolutusmartensiit (terastes C-sisaldusega üle 0,8%, ka tsementiit) on
Tänapäeval leiab roostevaba teras rakendust paljudes tööstusharudes alates kodumajapidamises kasutatavatest söögiriistadest kuni erinevate lahendusteni toiduainetööstuses, töötlevas tööstuses, autotööstuses ja mujal. Tänapäeval kasutatakse peamiselt järgmisi roostevaba terase tüüpe: ferriit-, martensiit-, austeniit-ning austeniit-ferriit-teras. Korrosiooni vähendamiseks rakendatakse järgmisi võimalusi: Korrosioonikindlad sulamid. Teras muutub korrosioonikindlaks legeerivate metallide mõjul. Kõige tuntum on kroomi sisaldav roostevaba teras. Korrosioonikindlad metallkatted. Metalli pind kaetakse korrosioonikindlama metalliga. Kaitsekiht tekitatakse elektrolüütiliselt (kroomimine, hõbetamine,
sisaldab kuni 2,14% süsinikku.Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: tsementiit, austeniit, martensiit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm.Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam.Tunnis meelde jäänud teema.Terase füüsikalised omadused tugev,kerge materjal,ei lähe rooste.Terast ka parem töödelda kui rauda kokkukeedetav ja karastav.Head vastu pidavad terast saada.Maagi valik,räbu eemaldamisega.Muidugi peab kuumutama mitu korda,siis kas õlis või vees jahutada
läbiviidav kuid kindlustab ühtlasi ka vajalikud omadused. Mida keerukama kujuga on termotöödeldav detail, seda hoolikamalt tuleb valida jahutamistingimused, sest keerukamal detailil on tavaliselt suurem ristlõigete erinevus ning seda suuremad sisepinged tekivad tema jahutamisel. Mida rohkem sisaldab teras süsinikku, seda suuremad on karastamisel mahumuutused, ning mida madalamal temperatuuril muutub austeniit martensiidiks, seda suurem on oht deformatsioonide, pragude, pingete ja teiste karastusdefektide tekkeks ning seda hoolikamalt peab valima terase jahutamisreziimi. Tavakarastus ehk ühes keskkonnas (vannis) karastus (vees või õlis) on lihtsamaid karastusviise. Vajaliku temperatuurini kuumutatud detail jahutatakse karastusvedelikus kuni täieliku mahajahtumiseni. Seda viisi kasutatakse süsinik- ja legeerterastest lihtsate detailide karastamisel.
Ferriit on ferromagnetiline kuni Curie temperatuurini, s.o. kuni 768 °C. /-ferriidi kristallivõre on ruumkesendatud kuupvõre nagu _-ferriidilgi, kuid kuna ta eksisteerib tunduvalt kõrgemal temperatuuril kui _-ferriit (temperatuurivahemikus 1392...1539 °C), siis maksimaalne süsiniku lahustuvus temas on 0,1%. Ta ei esine süsinikterase struktuuris sellistel temperatuuridel, millel terast termotöödeldakse või kasutatakse, mistõttu pakub väiksemat huvi. Austeniit (A) (austenite) on samuti raua ja süsiniku tardlahus; süsinikuaatomid on asetunud _- raua tahkkesendatud kuupvõre aatomitevahelistesse tühikutesse. Tühikute mõõtmed võrreldes ruumkesendatud kuupvõrega on suuremad (läbimõõt on 0,102 nm), millest tuleneb süsiniku palju suurem lahustuvus _-rauas võrreldes _-rauaga - kuni 2,14% temperatuuril 1147 °C. Kuigi austeniit pole stabiilne madalatel temperatuuridel (alla 727 °C), võib ta säilida kiirel
b. Toote hinna tõstmine kasutades detaili valmistamisel lisaks termotöötlust c. Metalli kuumutamine ja jahutamine soovitud kiirusega d. Toote või materjali omaduste muutmine sobilikuks selle kasutuse kohaga Küsimus 2 Õige Hinne 1 / 1 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis on austenitiseerimise eesmärk? Vali üks või enam: a. Terase viimine 850 kraadini, et tagada kiirelt jahutamisel joonpaisumisest tekkivad sisepinged b. Eesmärk on tekitada austeniit, milles peab toimuma keemilise koostise ühtlustumine (süsinik ja karbiidides olnud elemendid) ning seejärel kiire jahutamine, et tekiks martensiit c. Kõrgel temperatuuril tekib ferriit, mille kiire jahutamine tekitab martensiidi d. Terase struktuuris austeniidi tekitamine, et tagada kiirel jahutamisel kogu ulatuses austeniit toatemperatuuril Küsimus 3 Õige Hinne 1 / 1 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis on noolutamise eesmärk? Vali üks või enam: a
c. Toote või materjali omaduste muutmine sobilikuks selle kasutuse kohaga d. Toote hinna tõstmine kasutades detaili valmistamisel lisaks termotöötlust Küsimus 2 Õige Hinne 1,0 / 1,0 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis on austenitiseerimise eesmärk? Vali üks või enam: a. Terase viimine 850 kraadini, et tagada kiirelt jahutamisel joonpaisumisest tekkivad sisepinged b. Terase struktuuris austeniidi tekitamine, et tagada kiirel jahutamisel kogu ulatuses austeniit toatemperatuuril c. Kõrgel temperatuuril tekib ferriit, mille kiire jahutamine tekitab martensiidi d. Eesmärk on tekitada austeniit, milles peab toimuma keemilise koostise ühtlustumine (süsinik ja karbiidides olnud elemendid) ning seejärel kiire jahutamine, et tekiks martensiit Küsimus 3 Õige Hinne 1,0 / 1,0 Märgista küsimus Küsimuse tekst Mis on noolutamise eesmärk? Vali üks või enam: a
paksusega mõnest mikromeetrist kuni 0,4 mm. Ala erineb keemiliselt koostiselt nii õmblus- kui ka põhimetallist, mis on tingitud difusioonist vedela- tahke faasi vahel. Juhul kui selles alas ei ole esinenud kokkusulamist e. metallilise sideme tekkimist, nt. oksiidikelme või ebapiisava keevitusenergia tõttu, siis konstruktsioon kaotab töövõime. 2. Ülekuumutusala (1100...1450 ºC) kus kuumutamisel tekib jämedateraline austeniit. Löögisitkuse ja plastsuse vähenemise määr sõltub tera suurusest ja ala laiusest (kuni 1...3 mm). Loetakse kõige kriitilisemaks alaks keevisliites. 3. Normaliseerimisala laius 1,2...4 mm. Kuumutamisel tekib peeneteraline austeniit. Sõltuvalt terase margist, ala temperatuurist ja kuumutusajast võib tekkida põhimetallist suurema tugevusega ala. 4. Osalise normaliseerimise e. rekristalliseerumise ala. 5. Rekristalliseerumisala (450...750 ºC) 6
keemilistest elementidest elektroodist(lisamaterjalist) ning 15% ja 15% kahest erinevast põhimetallist. 1. põhimetall: 1C35 2. põhimetall: X2CrNiMo 17-12-2 Keevitusprotsess: GTAW Joonis 2.1 - Schaeffleri diagramm Diagrammi analüüs: Joonisel punkt 1 näitab põhimetalli punkti diagrammil ja punkt 2 näitab kõrglgeerterase punkti, punkt C vastab keevituse lisamaterjali punktile ja punkt W on keevismetalli punkt. Iselomulikud alad diagrammil: Austeniit - kuumpragude tekkimise tõenäosus suur. Soovitav vältida puhast austeniiti, vaid eelistada strukturi 5-12% ferriiti, mis asetseb kolmnurgana diagrammi keskel. Austeniit + ferriit struktuur võib tekkida temperatuuridel 470- 900 kraadi juures. Antud piirkonda tuleks vältida või keevitada nii, et see ala keevisliites oleks võimalikult kitsas. Ferriit - tera kasv ja löögisitkuse halvenemine. Martensiit - vesinik- ehk külmpragude tekkimise tõenäosus suureneb
Amorfse struktuuriga metallisulam saadakse sulametalli kiirel jahutamisel. Head elastsed omadused (kõrge restitutsioon). Näide: vedelmetall 6. Sulamite struktuur: mehaaniline segu (eutektikum, eutektoid), tardlahus (asendus- ja sisendustüüpi), keemiline ühend. Sulam on aine, mis on saadud kahe või enama komponendi kokkusulatamise-või paagutamise teel. 7. Fe-Fe 3C faasidiagramm. Faasid rauasüsinikusulamites: ferriit, tsementiit, austeniit. Nende olemus ja omadused. Struktuurivormid rauasüsinikusulamites: ledeburiit, perliit. Nende olemus ja omadused. Fe-Fe 3C faasidiagrammilt selgub, et süsteemis esineb kolmefasilist tasakaalu: peritektne, eutektne ja eutektoidne tasakaal. Ferriit on süsiniku tardlahus α-rauas, mis moodustab süsiniku aatomite paigutumisel α-raua ruumkesendatud kuupvõre tühikutesse.(isel:ruumkeskenduatud kuupvõre K8, väike tugevus ja kõvadus)
20 %NaOH + 80 %KOH 50 300 400 140 160 300 160 - 300 Karastuskekkonnad Austeniidi muutmiseks martensiiti terase karastamisel vaja kiirjahutus, kuid mitte kõigi temperatuuri intervallis kuni toatemperatuurini, vaid ainult piirkonnas 650 400 0C, kus austeniit on kõige ebasabiilsem ja kiiresti laguneb. Nagu näeb austeniidi lagunemise C diagrammist, temperatuuril üle 650 0C austeniidi lagunemise kiirus on väike, mistõttu selles intervallis karastamisel terast võib jahutada suhteliselt aeglaselt. Temperatuurivahe 650 400 0C tuleb läbida kiiresti, alla 400 0C jahutuskiirus võib jälle aeglustuda, ja martensiidi tekkimise piirkonnas 200 300 0C on eriti kasulik aeglane jahutus selleks, et olulistele struktuuri
Terastes ja malmides esinevad järgmiste omadustega faasid ja struktuurivormid. a) Ferriit (F) - süsiniku tardlahus rauas. Temperatuuril 727°C lahustub rauas kuni 0,02% C (massiprotsentides), toatemperatuuril aga kuni 0,01%. Ferriidil on ruumtsentreeritud kuupvõre (K8). Ferriidil on väike tugevus ja kõvadus, kuid suur plastsus. b) Austeniit (A) on süsiniku tardlahus rauas tahktsentreeritud kuupvõrega (K12). Süsiniku maksimaalne lahustuvus rauas on 2,14% temperatuuril 1147°C , temperatuuril 727°C 0,8%. Toatemperatuuril austeniiti süsinikterastes ei esine, sest ta laguneb 727°C juures perliidiks (F+T) c) Perliit (P) on ferriidi ja tsementiidi eutektoidne segu süsinukusisaldusega 0,8%, esineb neis raua-süsiniksulamites, milles C > 0,02% ja ta tekib austeniidi (süsinikusisaldusega
P+T'' Üle 0,8 Üleeutektoidne P+T''+Le Alla 4,3 Alaeutektne Le 4,3 Eutektne Le+T Üle 4,3 Üleeutektne Faasid: 1) A - austeniit 2) F - ferriit 3) L - vedelfaas 4) T tsementiit 2. Mehaanilised segud Fe-C sulameis ja nende faasiline koostis: Mehaanilised segud Ledeburiit, Perliit ja Beiniit: a) Ledeburiit(Le) Eutektne segu C-sisaldusega 4,3%, mis tekib vedelfaasi kristalliseerumisel temperatuuril 1147oC. Kuni temperatuurini 727 oC koosneb ledeburiit A ja T, alla 727 oC F ja T.
jne) kõrval sisaldab kuni 2,14% süsinikku. Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: tsementiit, austeniit, martensiit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm. Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. Terasesse lisatakse ka teisi keemilisi elemente nagu : · Kroom · Lämmastik · Mangaan · Molübdeen · Nikkel · Nioobium · Tantaal · Titaan · Vanaadium · Vask · Volfram Terase ajalugu Esimesed terased loodi nähtavasti kogemata, kui raudmõõkade toorikuid kuumutati söeääsis
Tsementiit laguneb rauaks ja grafiidiks. Raud lahustub austeniidis, grafiit aga jääb püsima struktuuriosana, teise tahke faasina. Pärast lõõmutamise esimest staadiumi (s.t. pärast lõõmutamist temperatuuril 900-950°) koosneb malmi struktuur austeniidist ja grafiidist. Tempermalmi lõplik struktuur oleneb sellest, kuidas toimub edasine jahutamine. Kui pärast lõõmutamise esimest staadiumi jahutada malmi suhteliselt kiiresti (õhus), siis austeniit laguneb nagu teraseski ferriit-tsementiitseks seguks - perliidiks. Niisuguse tempermalmi struktuur koosneb grafiidist ja perliidist (mõnikord ka grafiidist, perliidist ja ferriidist). See tempermalm on suure tugevuse ja kõvadusega, kuid vaikese plastilisuse ja sitkusega. Pärast lõõmutamise esimest staadiumi on ka võimalik ahju kiiresti jahutada temperatuuril 730-750° ja seejärel aeglaselt 20-30 tunni vältel temperatuurini 700°. Seejärel võetakse kastid
3 % süsiniku sisaldusega malmis on 1100C juures lahustunud umbes 2 % süsinikku austeniidis 50.0% b. 4 % süsinikusisaldusega malmi faasiline koostis 1000 C juures on austeniit ja tsementiit -50.0% c. 4 % süsinikusisaldusega malm on 1300 C juures tahkes olekus ja võimeline taluma koormusi -50.0% d. 0.3 % teras on 1300 C juures
.......... Sander Kukk Juhendaja: “…..” ................. 2015. a .............................. Kaarel Soots Tartu 2015 ÜLDMÕISTED Noolutamine – karastatud terase kuumutamine alla faasimuutuste piiri (727° C), selle seisutamine (vähemalt 1h) ja jahutamine (tavaliselt õhus). Noolutus on termotöötluse lõppoperatsioon, mida kasutatakse sisepingete ja kõvaduse vähendamiseks ning plastsuse ja sitkuse suurendamiseks. Terase karastamisel, mil austeniit muutub martensiidiks, saavutatakse suur kõvadus, mis on ka karastamise eesmärk. Ühelt poolt jahtumisel tekkivate termopingete ja martensiidi tekkest tingitud faasipingete olemasolu, teiselt poolt martensiidi suur kõvadus tingivad karastatud terase väikese vastupanu löökkoormusele ja deformatsioonile. Neid omadusi on võimalik parandada noolutamisega. Karastatud terase kõvaduse vähenemine oleneb noolutustemperatuurist. Mida kõrgem on
kõrval sisaldab kuni 2,14% süsinikku. Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: tsementiit, austeniit,martensiit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm. Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam.
Lihtsamini seletatult mõisted eutektikum ja eutektoid: Eutektikum mehaaniline segu, mis tekib vedelfaasist konstantsel temeperatuuril kahe või enama faasi väljakristalliseerumise tulemusena ning mis koosneb faaside peentest kristallidest. Eutektoid segu, mis tekib tardfaasi konstantsel temperatuuril ümberkristalliseerumise (lagunemise) tulemusena. Faasid Fe-C sulameis: Raud moodustab süsinikuga rida metallseid faase: piiratud tardlahuseid (ferriit, austeniit,) ja keemilisi ühendeid (Fe3C jt) ning võib moodustada veel süsinikuga üleküllastunud feriidi ehk martensiidi (martensiit süsinikuga üleküllastatud tardlahus -rauas) (Fe(C)ülek). Toatemperatuuril on kõikide tasakaaluliste rauasüsinikusulamite struktuuriosadeks ferriit ja tsementiit, kõrgemal temperatuuril üle (üle 727°C) lisandub neile ka austeniit. Raua moodustab süsinikuga ka mehaanilisi segusi, mis ei kuulu faaside alla (Le, P, B). a)Tardlahused (F, A, M)
Peale keemilise koostise sõltuvad terase omadused tema termilisest töötlemisest. Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: austeniit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud mõlemad.Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. Teraseid võib jagada mitmesse gruppi: 1.Tootmisviisi järgi martäänteras essemer ehk toomasteras elektriteras. 2.Kasutusala järgi konstruktsiooniterased tööriistaterased eriomadustega terased.
väiksema osakaaluga punkti pool), keevismetalli punkt asub lõikepunktist 0,7 pikkuse kaugusel (70% lisametalli)] (Diagrammil on näidatud põhimetallide ja keevitustraadi koostised. On soovitatav, et keevismetalli struktuur jääks diagrammi keskel asetseva kujundi piiresse.) Diagrammil asetsevad mittesoovitatavad keevismetalli struktuuri alad: Austeniit (austenite) suur kuumpragude tekkimise tõenäosus. Vältida puhtakujulist austeniitstruktuuri, eelistada struktuuris 5-12 % ferriiti. Ferriit (ferrite) tera kasv ja löögisitkuse vähenemine. Martensiit suur külmpragude tekkimise tõenäosus. Roostevaba terasest keevituse järeltöötlemisel eemaldada õmblusel ning vahetul
sulamite faasilist koostist sõltuvalt temperatuurist ja koostisest. Faasidiagrammid koostatakse tasakaaluolekule või sellele lähedasele olekule. Fe-Fe3C faasidiagrammist lähtudes liigitatakse terased: - alaeutektoidsed C<0,8%, struktuur F+P - eutektoidsed C=0,8%, struktuur P - üleeutektoidsed C>0,8%, struktuur P+T´´ Faasid rauasüsinikusulamites: ferriit, tsementiit, austeniit. Nende olemus ja omadused. - Ferriit (F) - süsiniku tardlahus α-rauas, mis moodustub süsiniku aatomite paigutumisel α-raua ruumkesendatud kuupvõre tühikutesse. Ferriiti iseloomustab: ruumkesendatud kuupvõre (K8) , väike tugevus ja kõvadus , suur plastsus. Ferriit on sitke ja hästi deformeeritav nii külmalt kui kuumalt, tema kõvadus toatemperatuuril on 60...90 HB. Kuni 768 °C-ni on ferriit ferromagnetiline. δ-ferriidi puhul on maksimaalne süsiniku lahustuvus 0,1%
Variant 1 - 40 1. Austeniit on raua tardlahus -rauas 2. Süsiniku sisaldus tsementiidis on 2,14% 3. Teras sisaldab 0,7% Mn 0,4% Si 4. Malm sisaldab 0,15% P ja 0,1% S 5. Ledeburiitstruktuur toatemperatuuril on eutekukum 6. Süsinuku sisaldus perliidis on 0,8% 7. Keevterase tunnuseks on teras mida deoksüdeeritakse ferromangaaniga 8. Terase struktuur tekib külmsurvetöötlemisel 9. Alaeutektse malmi süsinikusisaldus on 4,3% 10. Malmi struktuur toatemperatuuril koosneb perliidist, ferriidist ja grafiidist 11. Üleeuteutektoidse terase struktuuris toa temp on perliit ja tsementiit 12. Terase Vene tähistussüsteemis on ,,P"- kiirlõiketeras 13. Kõrgtugeva malmi struktuuri tunnuseks on keragrafiit 14. Malmide struktuuri ,,valgendab" mangaan 15. Valgemalmi kiirjahutus A1 temp piirkonnas peale lõõmutamist soodustab perliidi teket 16. Ferriitstruktuuriga malmid on tugevamad 17. V...
seda malmiks. Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: tsementiit, austeniit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm.Teras on küll kõva, kuid mitte niivõrd tugev. Selles võib igaüks ise veenduda metallsae näite varal. Selle õhukese teraslehega võib lõigata metalli senikaua kuni hambad nüriks kuluvad. Külgsuunas painutades murdub saag aga üsna kergesti. Sisepingete kõrvaldamiseks ja teraste mehaaniliste omaduste parandamiseks kasutatakse
fosfor jne) kõrval sisaldab kuni 2,14% süsinikku. Kui rauasulamis on üle 2,14 % süsinikku, nimetatakse seda malmiks. Malmil ja terasel on oluline erinevus: terast on võimalik plastselt deformeerida, kuid malmil jääkdeformatsioone ei esine, kuna malm puruneb. Süsinikterased on kõige laiemalt kasutatavad sulamid üldse, kuid vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku ja raua sulam olla: tsementiit, austeniit, martensiit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm. Süsinikusisaldus teeb raua kõvemaks ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. Legeerterased Legeerterased sisaldavad peale raua ja süsiniku veel legeerivaid lisaaineid, mis parandavad mitmeid terase omadusi. Enamkasutatavad legeerivad terased on : nikkel, kroom, mangaan, räni, vask ja volfram. Vask
Faasidiagramm komponentide piiramatu lahustuvuse korral. Tuleb teada faasidiargammi kujusid ja faasidiagrammil olevate tähistuste tähendusi. 6. Rauasüsiniksulamid. Terased. Malmid. Põhilised tehnomaterjalid valmistatakse rauasulamitest. Suurem osa rauasulameist on süsinikku sisaldavad sulamid- rauasüsiniksulamid: Süsinikusisaldus kuni 2,14%- terased Süsinikusisaldus üle 2,14%- malmid 7. Faasid rauasüsinikusulamites: feriit, tsementiit, austeniit. Nende olemused ja omadused. 8.Struktuurivormid rauasüsinikusulamites: lebeburiit, perliit. Nende olemused ja omadused. 9. Terase tavalisandid, juhulisandid, põhilised legeerivad elemendid Terase juhulisandid: lammastik (N), hapnik (O), vesinik (H) 10. Süsiniku mõju teraste mehaanilistele omadustele. C-sisaldusest ja Fe-Fe3C faasidiagrammist lähtudes liigitatakse terased: - alaeutektoidsed C<0,8%, struktuur F+P - eutektoidsed C=0,8%, struktuur P
keevitada. Teras Teras on sulam, milles põhikomponent on raud ning mis muude elementide(väävel,fosfor jne)kõrval sisaldab kuni 2,14% süsiniku. Kui rauasulamis on üle 2,14% süsinikku, nimetatakse seda malmiks.Malm ja terasel on oluline erinevus:terast on võimalik plastselt deformeerida,kuna malm jääkideformatsioone ei esine,kuna vastavalt otstarbele on terase koostis erinev. Kristallstruktuuri järgi võib süsiniku raua sulam olla:tsementiit, austeniit, martensiit või perliit. Ühes tükis terases on tavaliselt esindatud kõik kolm. Süsinikusisaldus teeb raua kõvemask ja suurendab tunduvalt tõmbetugevust, kuid teras on rauast rabedam. Terase ajalugu Esimene terased loodi nähtavasti kogematta, kui raudmõõkade toorikuid kuumutati söeeääsis. Oletatavasti leiutasid terase halübid, Musta mere kagurannikul elanud rahvas Väike-Aasia. On oletatud,et selle rahva nimest tuleb terase kreekakeelne nimi chalyps.
............... 5 Kasutatud kirjandus............................................................................................................... 8 2 Ülesanne 1 Kuumutustemperatuuri sõltuvus metallist ja selle süsinikusisaldusest Mida rohkem sisaldab teras süsinikku, seda suuremad on karastamisel mahumuutused ning mida madalamal temperatuuril muutub austeniit martensiidiks, seda suurem on oht deformatsioonide, pragude, pingete ja teiste karastusdefektide tekkeks ning seda hoolikamalt peab valima terase jahutamisrežiimi. Jahutamiskeskkonna valik ja jahutamiskiirus Jahutuskeskkond. Levinum jahutuskeskkond on vesi. Vee jahutusvõimele avaldavad mõju selles leiduvad lisandid (eriti soolad). Nii näiteks destilleeritud vesi või vihmavesi, mis ei sisalda sooli, jahutavad kaks korda aeglasemalt kui kraanivesi. Vees lahustunud gaasid
Sisaldus 0,1 0,001 0,1 0,5 0,5 1,0 0,1 0,1 0,5 0,01 0,5 0,1 0,1 0,1 legeeriva elemendina alates % Struktuuri järgi normaliseeritud olekus eristatakse: 1) Perliitterased, need on 2-4% legeerelemente sisaldavad legeerterased, mis õhus jahtudes ei karastu; 2) Martensiitterased, mille legeerelementide sisaldus on 5-6%, õhus jahtudes karastuvad; 3) Austeniit-ja ferriitterased, need on kõrglegeerterased, mille kuumutamisel ning jahutamisel struktuurimuutusi ei toimu Üldotstarbe järgi jagatakse legeerterased konstruktsiooni- ja tööriistaterasteks. LEGEERTERASTE TÄHISTUSSÜSTEEM Legeerteraseid tähistatakse nende keemilise koostise järgi. Vastavalt legeerterase otstarbele ja legeerivate elementide sisaldusele kasutatakse (EN 10027-1) kolme tähistusgruppi.
annaabi.ee 
