Tallinna tehnikaülikool Tehnomaterjalid MTM0010 Kodutöö Fe-Fe3C faasidiagramm. Terase termotöötlus Juhendaja: Kristjan Juhani Kevad 2009 1.2 Kodutöö. Fe-Fe3C faasidiagramm 1. F+P P P+T´´ P+T´´+ Le Le Le+T 2. Mehaanilised segud Fe-C-sulameis ja nende faasiline koostis: · Leburiit (Le) on eutektne segu C-sisaldusega 4,3%, mis tekib vedelfaasi kristalliseerumisel temperatuuril 1147C. L Le(A+T). Kuni temperatuurini 727 Ckoosneb leburiit austeniidist ja tsementiidist, alla 727C- ferriidist ja tsementiidist. · Perliit (P)- on ferriidi ja tsementiidi eutektoidne segu C-sisaldusega 0,8%, mis tekib austeniidi lagunemisel selle aeglasel jahtumisel alla 727C
Terase legeerivad elemendid – kroom, koobalt ja vanaadium ning nende omadused ja kasutusalad Terase sulameile lisatakse erinevaid elemente ehk terasega legeerivaid aineid, et teras saavutaks vajalikud omadused. Enim levinud legeerivaid elemente, mida terase sulameis kasutatakse, on kokku umbes kümmekond. Alljärgnevalt on välja toodud kolme –kroomi, koobalti ja vanaadiumi omadused ja legeermise saadused. Kroom on kõva valge läikiv metall, mille leiab Mendelejevi tabelis 24. kohalt. Tavalisel toatemperatuuril on kroom üsna vastupidav õhu ja vee suhtes. Kroomi sulamistemperatuur on 1800˚ C ning erikaal 7,14. Kroom lahustub lahjendatud väävel- ja soolhappes, eraldades vesinikku. Külmas lämmastikhappes
I variant: 1)lihtsa kuupvoretahis, koordinatsiooni arv. Voreelemendi kohta tulevate aatomite arv. K6 Tähis: K6; koordinatsiooniarv k=6; n=8*1/8=1 2)asendustardlahuse kristallvore (lahustaja komponendi A kristallivore K12) milline on kristallivore baas? n=4 3)FD kuju komponentide osalise lahustuvuse korral, taasid selle koikides alades, nende tahistus ja sisu. 4)loetlege tardfaasid Fe-C-sulameis. Tooge nende tahistus, sisu ja C-sisaldus. · Ferriit (F): F=Fe(C); C-sisaldus: 7270C 0,02% ja toatemp. 0,01% F= Fe(C); C-sisaldus: 14950C 0,1% · Austeniit (A): A=Fe(C), C-sisaldus 11470C 2,14% ja 7270C 0,8% · Tsementiit (T): Fe3C; C-sisaldus: 6,67% · Martensiit (M): M=Fe(C)ülek; max C-sisaldus on võrdne lähtefaasi austeniidi C- sisaldusega 5)milles seisneb beiniitmuutus Fe-C-sulameis muutuse skeem, T
Variant 1 1.lihtsa kuupvõre... koordinatsiooni arv. Võreelemendi kohta tulevate aatomite arv K6 K=6 ; n=1 2.asendustardlahuse kristallvõre (lahustaja komponendi A kristallivõre K12) milline on kristallivõre baas? A=1/8*8=1;B=6*1/2=3; n=A+B=4 3.FD kuju komponentide osalise lahutsuvuse korral, faasid selle kõikides alades, nende tähistus ja sisu 4.Loetlege tardfaasid Fe-C sulameis. Tooge nende tähistus, sisu ja C-sisaldus F (K8) sisentustardlahus alfa-rauas C=0,01%-0,1% (Fe(C)); A (K12) sisendustardlahus gamma-rauas C=0,8...2,14% (Fe(C)) M (K8) C ülekõllastunud tardlahus alfarauas (Fe(Cülek) 5.milles seisneb beiniit muutus Fe-C sulameis, muutuse skeem, T A => (F+T) B (C=0,8% t=400-500C 6.alaeutektoidterase struktuuriosad, nende tekkimistemperatuur C<0,8% struktuur koosneb F ja P, C-sisaldus 0,2% korral ferriidi ja perriidii koguste suhe 3:1 7
1.variant. 1.lihtsa kuupvõre... koordinatsiooni arv. Võreelemendi kohta tulevate aatomite arv K6 K=6 ; n=1 2.asendustardlahuse kristallvõre (lahustaja komponendi A kristallivõre K12) milline on kristallivõre baas? A=1/8*8=1 B=6*1/2=3 n=A+B=1+3=4 3.FD kuju komponentide osalise lahutsuvuse korral, faasid selle kõikides alades, nende tähistus ja sisu 4.Loetlege tardfaasid F-S sulameis. Tooge nende tähistus, sisu ja C-sisaldus F (K8) sisentustardlahus alfa-rauas c=0,01%-0,1% (Fe(C))(Ferriit on süsiniku tardlahus alfa+rauas) A (K12) sisendustardlahus gamma-rauas c=0,8-2,14%(Fe(C)) ( Austeniit on samuti raua ja süsinuku tardlahus, süsinik aatomid on asetatud gamma+rauas tahkesendatud kuupvõre aatomitevahelistesse tühikutesse. (sitke ja hästi deformeeritav, mittemagneetiline) M(K8) c ülekõllastunud tardlahus alfa+rauas(Fe(Cülek)) 5
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. b) Perliit(P) F ja T eutektoidne segu C-sisaldusega 0,8%, mis tekib A lagunemisel selle aeglasel jahutamisel alla 727 oC c) Beiniit(B) F ja T peen eutektoidne segu C-sisaldusega 0,8%, mis tekib A lagunemisel selle
kahvel, lusikas jne. ) Kuld ● Kuld on tihe, plastne, läikiv ja pehme väärismetall; see on nii keemiline element kui ka lihtaine, mis esineb looduses mineraalina. Perioodilisussüsteem ● Kuld on I perioodi element, mille järjenumber on 79 ja aatommass on 196,9665 Keemilised ja Füüsikalised Omadused ● Kullast on kerge valmistada sulameid teiste metallidega. Kõige sagedamini kasutatakse kulla sulameis hõbedat ja vaske. ● Kulla sära ei tuhmu ning tänu korrosioonikindlusele on kuld püsiv, seepärast nimetasid vanaaja õpetlased ja alkeemikud kulda metallide kuningaks. Seetõttu on ka kuld väga sobiv materjal valuuta ja ehete tegemiseks ja teiste reageerivamate metallide katmiseks (näiteks elektroonikas). ● Keemiliselt on kuld passiivne metall. Hapnikuga, vesinikuga, lämmastikuga, fosforiga, süsinikuga ja antimoniga kuld otseselt ei
4.1. Tooge Fe jahtumiskõver ja kirjeldage muutusi sellel. Horisontaalne lõik - jahtumine seiskub ja jahtumiskiirus on null, vaatamata soojuse äravoolule jahtumisel. See on tingitud kristalliseerumissoojuse eraldumisest. 4.2. Loetlege faasid Fe-C-sulameis, tooge nende määratlused. · Tardlahus ferriit (F) Fe(C) - süsiniku tardlahus -rauas (K8), C-sisaldus kuni 0,02% temp.-l 727 kraadi, temp. vahemik 0...911 kraadi. Sitke ja hästi deformeeritav nii kuumalt kui ka külmalt. Kõvadus toatemperatuuril 60-90 HB · Tardlahus austeniit (A) Fe(C) - süsiniku tardlahus -rauas (K12), C-sisaldus kuni 2,14% temp.-l 1147 kraadi, 0,8% temperatuuril 727. Sitke ja hästi deformeeritav nii kuumalt kui
sama lugu. *Lõiketöödeldavus: nigel, kõvad faasid on sees. Eesmärk: Tutvuda rauasüsinikusulamite (teraste ja malmide) struktuuri termotöötluse ja neist tulenevate omadustega I osa (Terased & malmid) küsimused 1. Joonistage Fe-Fe3C faasidiagramm (FD), märkige FD-i kõikides alades faasid ning tooge üksikute sulamigruppide (eutektsed, ala-ja üleeuteksed; eutektoidsed, ala-ja üleeutektoidsed) struktuuriosad toatemperatuuril. 2. Loetlege struktuurivormid Fe-C sulameis ja tooge nende faasiline koostis. 3. Joonistage Fe-C-sulami jahtumiskõver (sulami C-sisaldus võtke tabelist 1 vastavalt variandile, näidates sulami asukoha ka p.1 toodud FD-l). Tooge faasimuutused sulami jahtumiskõvera üksikutes lõikudes. 4. Joonistage antud sulami struktuuriskeem ja näidake selle struktuuriosad. Mis temperatuuril ja millisest faasist tekkivad sulami struktuuri näidatud struktuuriosad? 5
lahustuvus üksteises võib jääda püsima ka tahkes olekus. Tardlahus on selline faas, kus üks komponent (lahustaja) säilitab oma kristallivõre, teise komponendi (lahustunud) aatomid paigutuvad esimese komponendi kristallivõresse, muutes selle perioodi. Olenevalt komponentide aatomite mõõtmeist, kristallivõre tüübist jm., võib ühe komponendi aatomite paiknemine ehk lahustusviis teise komponendi kristallivõres olla erinev. Seega esineb sulameis erinevat tüüpi tardlahuseid- asendus- või sisendustüüpi. Asendustardlahus - lahustuva komponendi aatomid asendavad osa lahustujakomponendi aatomeid. Asendustardlahused jagunevad: Piiratud lahustuvusega- asendatatud on piiratud arv aatomeid Piiramatu lahustuvusega- asendatud on mis tahes hulk aatomeid. Piiramatu asendustardlahuse tekkimise eeltingimuseks on: 1) komponentide tüübilt ühesugused kristallivõred 2) komponentide ligilähedased aatomi raadiused
olemasolu korral. Lihv 6: 16) Kirjeldage struktuuri. V) Struktuur koosneb suurtest raua teradest mille vahel on süsiniku piir. 17) Kuidas nimetatakse faasimuutust, mille tulemusena see struktuur tekib? V) Sellist faasimuutust nimetatakse eutektoidmuutuseks: AP(F+T). Austeniidist tekib perliit, ferriit ja tsementiit. 18) Kuidas nimetatakse eutektoidi Fe-C-sulameis ja milline on selle faasiline koostis? V) Eutektoidi Fe-C sulamis nimetatakse terasteks. Eutektoid Fe-C sulamites ei ole lederburiiti sees. Eutektsulamites on. Eutektoid sulamites võib olla ferriit, perliit, või sekundaar tsementiit. Eutekt sulamites võib olla perliit, tsementiit, sekundaar tsementiit või lederburiit
Alla 4,3 Alaeutektne P+T''+Le 4,3 Eutektne Le Üle 4,3 Üleeutektne Le+T Struktuurivormid (mehaanilised segud): ledeburiit Le, perliit P. 2 2. Loetlege struktuurivormid Fe-C sulameis ja tooge nende faasiline koostis. Vastus: Tasakaalus faasidiagrammi korral ja toatemperatuuril on Fe-C sulamites võimalikud kaks erinevat struktuurivormi: perliit (0,8% süsinikku) ja ledeburiit (4,3% süsinikku. Perliit on eutektoidne segu, mille faasiliseks koostiseks on ferriit ja tsementiit. Ledeburiit on eutektne segu, mille faasiline koostis temperatuuridel alla 727oC on ferriit ja tsementiit, temperatuuridel 727-1147oC austenniit ja tsementiit. 3
aatomeid siis on tegemist piiratud lahustuvusega või mis tahes hulk aatomeid, mistõttu sellist lahustuvust nim. piiramatuks. Piiramatu asendtardlahuse tekkimise eeltingimuseks on: 1)Komponentide tüübilt ühesugused kristallvõred. 2)Komponentide ligilähetased aatomi raadiused (aatomi raadiuste erinevus R 15 %). Kristallvõrede samakujulisust ja aatomi raadiuste ligilähedust nim. isomorfismiks ja seda tüüpi tardlahused moodustuvad Ag-Au, Ni-Cu, Mo-W, V-Ti jt süsteemide sulameis. b)Sisendustardlahus - sisendustardlahuse korral paigutuvad lahustuva komponendi aatomid eelkõige lahustajakomponendi kristallvõre suurematesse tühikutesse(pooridesse), näiteks kristallvõre K12 korral kuubi keskele. Sisendtardlahuste korral paigutuvad lahustaja kompnendi (nt Fe,Cr,Mo jt) kristallvõresse eelkõige väikese aatomi raadiusega mittemetalli aatomid (C, N, H jt) (joonis 1.33b, lk30). Kuna tühikute(pooride) arv, kuhu võivad paikneda
moodustuvad nitrosüülkloriid ja monokloor. Aktiivne monokloor reageerib kullaga, andes kuldkloriidi: 3HCl + HNO3 → NOCl + 2H2O + 2Cl Au + 3Cl → AuCl3 Lahuse ettevaatlikul soojendamisel tekivad vesiniktetrakloroauriidi kristallid: AuCl3 + HCl → H[AuCl4] FÜÜSIKALISED OMADUSED Kullas saab valmistada kergeid sulameid erinevate metallitega ning kõige rohkem kasutatakse kulla sulameis hõbetad ja vaske. Enamik metalle on kas hõbevalged või hallid ,on kuld kollane. Nõrgalt seotud elektronide tiheduse metallis määrab värvus , sellised elektronid võnguvad mida saadakse plasmoninimeliste kvaasiosakeste abil. Kullal on väga suur tihedus: 19,282 g/cm3. Võrdluseks, plii, mis on tuntud kui väga raske metall, tihedusega 11,342 g/cm3 ja kõige raskemate
: 1. eutektmuutuse (L->E(Pb+Sb) ja tegemist on kahefaasilise struktuuriga 2. eutektoidmuutuse (L->E(Pb+Sb) ja tegemist on kahefaasilise struktuuriga 3. eutektmuutuse (L->E(Pb+Sb) ja tegemist on ühefaasilise struktuuriga 4. eutektmuutuse (L->E(Pb+Sb) ja tegemist on kolmefaasilise struktuuriga 24 : 4,00 4,00 Eutektoidkoostisega Fe-C sulam (teras süsinikusisaldusega 0,8%). Kuidas nimetatakse eutektoidi Fe-C sulameis ja milline on selle faasiline koostis? Suurema suurendusega: : 1. Perliit - koosneb tsementiidi ja ferriidi kihtidest 2. Ledeburiit - koosneb tsementiidi ja feriidi kihtidest 3. Martensiit - koosneb austeniidist 4. Beiniit - peen segu tsementiidist ja ferriidist
ainuke looduses leiduv kulla isotoop. Sünteesitud on veel 36 radioaktiivset isotoopi. Nendest kõige stabiilsema, 195 Au, poolestusaeg on 186,1 päeva ja kõige ebastabiilsem on 171 Au poolestusajaga 30 mikrosekundit. Füüsikalised omadused Kullast on kerge valmistada sulameid teiste metallidega. Kõige sagedamini kasutatakse kulla sulameis hõbedat ja vaske. Ehkki enamik puhtaid metalle on hallid või hõbekasvalged, on kuld kollane. Värvuse määrab nõrgalt seotud elektronide tihedus metallis; sellised elektronid võnguvad "plasmana", Enamikus metallidest jääb elektronide võnkesagedus ultravioleti alasse, kuid kulla puhul on sagedus nähtavas spektrialas (peamiselt punases osas, 400—700 nm) nõrga relativistliku efekti tõttu, mis mõjutab kulla aatomi orbitaale. Kuld on lõhnatu ja maitsetu tänu oma inertsusele, sest
- protsessi kerge automatiseeritavus. Puudused: - kokilli kõrge maksumus, - väike püsivus kõrge sulamistemperatuuriga metallist valandite tootmisel. Kasutatakse: piiratud massiga (mõnisada kg) valandite tootmiseks suhteliselt madala sulamistemperatuuriga metallidest (Al-, Mg-, Cu-sulamid). 16. TIG või MIG keevitus, hõõrdkeevitus. (ei oska midag rohkem pakkuda) 17. Alumiiniumsulamite keevitamine. Al on hästi keevitatav. Kasutada võib : sula- ja survekeevitust (kui sulameis on vähe lisandeid). Põhiline meetod on kaarkeevitus: MIG- ja TIG keevitus, MIG täistraatkeevitus, plasmakeevitus, elektroodkeevitus. Survekeevitusprotsessid: punktkeevitus, joonkeevitus, laserkeevitus. Teised keevitusprotsessid: gaaskeevitus, plahvatuskeevitus, elekronkiirkeevitus, hõõrdkeevitus. Keevitatavust raskendavad: põhimaterjal ( sulamistemp., oksiidikiht, soojusjuhtivus, soojuspaisumine, tardumismehhanism), keevitusprotsess, lisamaterjal, keeviskonstruksiooni jäikus. Al
se9Kordamisküsimused I. (Kõigis vastustes tuua võimaluse korral näiteid, 1-3 näidet) 1. Mis on pakend? Pakend on mis tahes materjalist valmistatud toode, mida kasutatakse kauba mahutamiseks, kaitsmiseks, käsitsemiseks, kättetoimetamiseks või esitlemiseks selle kauba olelusringi vältel:toormest kuni valmiskaubani ning tootja käest tarbija kätte jõudmiseni. Sinna alla loetakse ka samal eesmärgil kasutatavaid ühekorrapakendeid. Pakend on mis tahes materjalist valmistatud mis tahes laadi toode, mida kasutatakse kaupade kaitseks, käitlemiseks, kättetoimetamiseks ja esitlemiseks, mis võib olla mis tahes toormaterjali või töödeldud tootena ja mis antakse tootjalt edasi kasutajale või tarbijale. Samal eesmärgil kasutatavaid tagastamatuid tooteid tuleb samuti lugeda pakenditeks. Määratlusest järeldub, et pakend peab olema kasutusel või kättesaadavaks t...
Ti-tetrakloriidiks TiCl4. Neutralses keskkonnas T=800…900˚ puhutakse sulaMg läbi gaasilise TiCl-ga. Taandunud Ti-osakese paakuvad poorseks käsnaks, mispeenestatakse, saadud Ti-pulbrist pressitakse elektroodide pressimist legeerivate vaakumahjus. Sul-te saamiseks lis. Ti-pulbrile enne elektroodide pressimist legeerivate el-tide pulbrid. 22. Ti sulamid, liigitus, kasutamine. Puhas Ti a paljud sulamid on plastsed, hästi survetöödeldavad. Kõigis sulameis on legeerivaks el-diks Al, paljudes ka V, Mo, Cr. Str-ri järgi liig: 1) ühefaasilised α-str-ga sulamid: (Al-ga 4-6%), nt. TiAl6Sn2,5, TiCu2. nende Rm =700-900 MPa, plastsus 10-12%. 2) kahefaasiline α+β-str-ga sulamid, mis on termotöödeldavad ja suurema Rm-ga=1000-1200MPa, legeerivaiks el-tideks on Al, V, Mo – β- stabilisaatorid (nt TiAl6V4) 3) ühefaasilised β-str-ga sulamid (TiMo10Zr5Si3), nad leiavad vähest kasust, kuna on kallid ja suure ρ-ga.
taksistavad pealiskihi ,,ärapühkimist" abrasiivosakeste poolt. Kulumise kiirus (mahu kadu) suureneb koobalti sisalduse suurenedes. Kulumiskiiruse järsk kasv toimub siis, kui sideaine kogus on üle 15 mass % tavastruktuuriga kõvasulameil ja 20% peenestruktuuriga sulameil (joon.6). See on seletatav abrasiiv ja materjali kõvaduste suhtega ja sellest tingituna erinevatest kulumise mehhanismidest Kui Ha/Hm <0,9, siis abrasiiv pole võimeline otseselt materjali plastiliselt deformeerima. Neis sulameis pole liivaosakeste killud võimelised tungima materjali ja kulumine omab kontaktkoormuste tsükliliste toimest väsimusliku iseloomu. Tagajärjeks on mikropragude teke ja levik teradevahelistel piiridel ja karbiiditerade väljamurenemine tervikuna või osade kaupa. 9 80 70 0,6 mkm -3
Peeneteraliste W osakeste puhul pragunemist ei toimu ja vôimalik on vastupidine protsess - osakeste kokkukasvamine nende suure aktiivsuse tôttu. Joon.3 WC moodustumine karbidiseerimise käigus. W ja C vahekorda 6,13 kaalu% tuleb väga täpselt jälgida. Veidi suurem C kogus põhjustab vaba grafiidi tekke WC pulbris. Samas veidi väiksem C sisaldus põhjustab W2C tekke, mis põhjustab paagutamisel KDSUD - faasi tekke WC-Co sulameis. Juhul, kui materjali haprus pole oluline (näiteks, liivapritsi düüsid), valmistatakse ettekavatsetult väiksema süsiniku sisaldusega volframkarbiid (W2C), mis hilisemal paagutamisel reageerib Co sideainega põhjustades faasi tekke. Viimane olemasolu WC-Co kõvasulamite struktuuris tõstab sulami kõvadust ja kulumiskindlust. Lihtsaim 11 PHHWRG faasi saamiseks on WC-Co pulbrisegule W pulbri lisamine või
Puhas titaan ja paljud titaanisulamid on plastsed, hästi survetöödeldavad, kuid kuumal survetöötlemisel peab kuumutamiseks kasutama kaitsekeskkondasid. Valandite saamine on titaani keemilise aktiivsuse tõttu raskendatud sulatus nõuab kaitsekeskkonda või vaakumit ning vormideks erimaterjale (Zn O2 ). Titaani lõiketöödeldavus on terasega võrreldes halvem madala soojusjuhtivuse ja plastsuse tõttu. Laialdast kasutamist leiavad titaanisulamid. Peaaegu kõigis sulameis on legeerivaks elemendiks alumiinium, paljudes vanaadium, molübdeen ja kroom. Struktuurilt eristatakse kolm klassi sulameid: 1. Ühefaasilised α -struktuuriga sulamid, peamiselt alumiiniumiga 4-6%m näiteks TiAl6Sn2,5; TiCu2; TiAl4Mn4 jt. nende tugevus on 700-900 MPa, plastsus 10-12% 2
nimetatakse, lõõmutusega võib need defektid parandada. Nagu näeb I liigi lõõmutuse tulemus ei sõltu faasimuutustest (isegi siis kui nemad metallis tekivad), lihtsalt kuumutuse teel aktiveeritatakse aatomite liikuvus, see vähendab sisepinged, parandab kristallstruktuuri defektid, ühtlustab keemiline koostis, terade kuju ja suurust; peale aeglast jahutamist selline metall saab stabiilse struktuuri ja termodünaamilise seisu. II liigi lõõmutus on seotud sulameis tekivatest faasimuutustest, need võivad olla polümorfsed muutused, faaside omavaheline lahustuvus jne. Kuumutamine peab olema temperatuurini, mis ületab faasimuutuse temperatuuri, jahutus maksimaalselt aeglane. Tihti selline TT viis nimetatakse faasi ümberkristalliseerimiseks. Nagu I liigi lõõmutuse pärast ka II liigi lõõmutus annab metalli, mis on vaba sisepingetest, kristallstruktuuri defektidest jne.
annaabi.ee 
