TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL 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
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
a. 8 b. 6 c. 12 d. 10 Question 3 (10 points) Võreelemendi kohta tulev aatomite arv ruumkesendatud kuupvõre (K8)? a. 4 b. 3 c. 2 d. 1 Question 4 (10 points) Mis on eutektikum? a. mehaaniline segu, kus sulami komponendid A ja B asetsevad eraldi teradena ja on tekkinud mingis jahtumise vahemikus lahustuvuse muutudes b. mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt vedelast faasist eraldunud tardfaasid, muutus L->A+B c. on tardlahus, mille korral ühe komponendi aatomid sisenevad teise komponendi kristallivõresse d. mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt tardfaasist eraldunud tardfaasid, muutus a->B+C Question 5 (10 points) Millised väited on õiged monokristalse struktuuri kohta? (õigeid vastuseid võib olla enam kui üks) a. Monokristalses struktuuris on aatomid järjestatud katkematult b
Question 1 (10 points) Lihtsa kuupvõre (K6) koordinatsiooniarv? a. 8 b. 12 c. 10 d. 6 Question 2 (10 points) Milline neist on tahkkesendatud kuupvõre tähis? a. K12 b. H12 c. K8 d. T4 Question 3 (10 points) Võreelemendi kohta tulev aatomite arv lihtsas kuupvõre (K6)? a. 4 b. 3 c. 2 d. 1 Question 4 (10 points) Mis on eutektoid? a. Mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt tardfaasist eraldunud tardfaasid, muutus a->B+C b. mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt vedelfaasist eraldunud tardfaasid, muutus L->A+B c. Mehaaniline segu, kus sulami komponendid A ja B asetsevad eraldi teradena ja on tekkinud mingis jahtumise vahemikus lahustuvuse vähenedes või suurenedes d. On tardlahus, mille korral ühe komponendi aatomid sisenevad teise komponendi kristallivõresse Question 5 (10 points)
sulami komponendid A ja B asetsevad eraldi teradena Student Correct Value Response Answer ja on tekkinud mingis jahtumise vahemikus lahustuvuse muutudes B. mehaaniline 100% segu, mille korral on üheaegselt vedelast faasist eraldunud tardfaasid, muutus L- >A+B C. mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt tardfaasist eraldunud tardfaasid, muutus a- >B+C D. on tardlahus, mille korral ühe komponendi aatomid sisenevad teise komponendi kristallivõresse Score: 10/10 9.
Answer A. mehaaniline segu, kus sulami komponendid A ja B 0% asetsevad eraldi teradena ja on tekkinud mingis jahtumise vahemikus lahustuvuse muutudes B. on tardlahus, mille korral ühe komponendi aatomid 0% sisenevad teise komponendi kristallivõresse C. mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt tardfaasist 0% eraldunud tardfaasid, muutus a->B+C D. mehaaniline segu, mille korral on üheaegselt vedelast 100% faasist eraldunud tardfaasid, muutus L->A+B Score: 10/10 9. Millised väited on õiged antud faasidiagrammi kohta (õigeid võib olla enam kui üks)? Correct Student Response Value Answer A
ühesuguste füüsikaliste omadustega osade kogum, mida süsteemi teistest osadest eraldab piirpind. Faasideks võivad olla keemilised elemendid, tahked või vedelad lahused ning keemilised ühendid. 3. Sulamite struktuur: mehaaniline segu (eutektikum, eutektoid), tardlahus ( asendus- ja sisendustüüpi), keemiline ühend Mehaaniline segu- sulami faas, mille korral koosneb sulam komponentide A ja B kristallidest. Eutektikum- mehaaniline segu, mille terades on vaheldumisi ühel ajal eraldunud tardfaasid. Eutektikum tekib vedelast lahusest kristalliseerumise tulemusena. Eutektoid- mehaaniline segu, mille terades on vaheldusmisi ühel ajal eraldunud tardfaasid. Eutektoid tekib tardlahuse ümberkristalliseerumise või lagunemise tulemusena. Tardlahus- ehk tahke lahus on sulami faas, mille korral komponentide lahustuvus üksteises võib jääda püsima ka tahkes olekus. Tardlahus on selline faas, kus üks komponent (lahustaja) säilitab oma
peeneteraline struktuur jämedateralise struktuuri saamine - ΔT1 - väike allajahutusaste --> suur Vkr,k , väike Vkr,t Tulemus: jämedateraline struktuur Amorfse struktuuriga metallisulamid - ΔT3- ülisuur allajahutusaste Tulemus: amorfne (mittekristalliline struktuur) 6. Sulamite struktuur: mehaaniline segu (eutektikum, eutektoid)- Eutektikum- mehaaniline segu, mille terades on vaheldumisi ühel ajal eraldunud tardfaasid. Eutektikum tekib vedelast lahusest kristalliseerumise tulemusena. — Eutektoid- mehaaniline segu, mille terades on vaheldusmisi ühel ajal eraldunud tardfaasid. Eutektoid tekib tardlahuse ümberkristalliseerumise või lagunemise tulemusena. tardlahus (asendus- ja sisendustüüpi), Asendustardlahus - lahustuva komponendi aatomid asendavad osa lahustujakomponendi aatomeid. Sisendustardlahus - lahustuva komponendi aatomid paigutuvad
2.2. Millised on raua kristalliv6red, nende eksisteerimise temperatuurid? 2.3. Milline on metallide p6hiliste kristalliv6rede pakketihedus? Võre kompaktsusaste ehk ruumpakketihedus on võreelemendi kohta tulevate aatomite ruumala suhe võreelemendi ruumalasse: K8: 0.68 K12 ja H12: 0,74 H6: 0.54 2.4. Mls on polümorfism? Erinevate kristallivõrede esinemine ühel metallil erinevate temperatuuride juures 3. Sulamite struktuur 3.1. Loetlege p6hilised tardfaasid metallisulameis. Mehaanilised segud (EI OLE FAASID): eutektikum: L ->A+B eutektoid: -> A+B Tardlahused: asendustardlahus sisendustardlahus Keemilised ühendid 3.2. Kuidas liigitatakse tardlahused? Millised on nende tekke eeltingimused? Tardlahused - faasid, milles üks komponentidest säilitab oma kristallivõre, teise komponendi aatomid paigutuvad esimese komponendi kristallivõresse, muutes selle perioodi.
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
Metalli jahtumiskõverad erinevatel jahtumiskiirustel Faasid, mehaanilised segud ja tardlahused Faas on sulami kõigi ühesuguse keemilise koostisega ja ühesuguste füüsikaliste omadustega osade kogum, mida süsteemi teistest osadest eraldab piirpind. Mehaanilise segu korral koosneb sulam komponentide A ja B kristallidest. Sagedamini esineb mehaaniliste segude korral struktuur, mille terades on vaheldumisi üheaegselt eraldunud tardfaasid. Eutektikum - kihilise ehitusega segu, kui ta tekib vedelast lahusest selle kristalliseerumise tulemusena. Eutektoid - tekib tardlahuse ümberkristalliseerumise või lagunemise tulemusena. Tardlahusteks nim. faase, kus üks komponentidest säilitab oma kristallivõre, teise komponendi aatomid paigutuvad esimese komponendi kristallivõresse. Asendustardlahuse korral asendavad lahustuva komponendi aatomid osa lahustajakomponendi aatomeid.
(mittekristalliline struktuur). Kristalliseerumisel tekkivate kristallide (terade) kuju sõltub eelkõige nende kasvu tingimustest, peamiselt soojuse äravoolu suunast ja jahtumiskiirusest. 6. Sulamite struktuur: mehaaniline segu (eutektikum, eutektoid) - sulami faas, mille korral koosneb sulam komponentide A ja B kristallidest. Eutektikum- mehaaniline segu, mille terades on vaheldumisi ühel ajal eraldunud tardfaasid. Eutektikum tekib vedelast lahusest kristalliseerumise tulemusena. Eutektoid- mehaaniline segu, mille terades on vaheldusmisi ühel ajal eraldunud tardfaasid. Eutektoid tekib tardlahuse ümberkristalliseerumise või lagunemise tulemusena. tardlahus (asendus- ja sisendustüüpi) - ehk tahke lahus on sulami faas, mille korral komponentide lahustuvus üksteises võib jääda püsima ka tahkes olekus. Tardlahus on
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
ühesuguste füüsikaliste omadustega osade kogum, mida süsteemi teistest osadest eraldab piirpind. Mehaaniline segu- mehaanilise segu korral koosneb sulam komponentide A ja B kristallidest. Kui niisuguses sulamis uurida komponentide A ja B kristallide omadusi üksikult, siis langeksid need ühte puhaste komponentide A ja B omadustega. Sagedamini esineb mehaaniliste segude korral struktuur, mille terades on vaheldumisi üheaegselt eraldunud tardfaasid. Sellist kihilise ehitusega segu nimetatakse eutektikumiks (kreekakeelsest sõnast eutektos - kergsulav), kui ta tekib vedelast lahusest selle kristalliseerumise tulemusena, või eutektoidiks (sõnast eutektikum + kreekakeelsest lisandist eidos (välimus, kuju) - eutektikumikujuline), kui ta tekib tardlahuse ümberkristalliseerumise või lagunemise tulemusena. Praktiliselt aga ei esine üldse metalle, mis tardolekus teineteises absoluutselt ei lahustu
vedellahuse. Ainult üksikud metallid, näiteks raud ja tina, vask ja tina, praktiliselt ei lahustu vedelas olekus, moodustades kaks erinevat vedelfaasi kihti. Sulamite üleminek vedelfaasist tahkesse toimub, nagu puhastel metallidelgi, teatud allajahutusastme korral, kui tardfaasi vaba energia (Gibbsi energia) on väiksem vedelfaasi vabast energiast. Kristalliseerumisprotsess kujutab endast kristallisatsioonikeskmete tekkimist ja nende järgnevat kasvu. Vedelfaasist tekkivad tardfaasid erinevad koostiselt vedelast lähtefaasist. Seetõttu on püsivate kristallisatsioonikeskmete tekkimiseks vaja koostise kõrvalekaldeid sulami keskmisest koostisest vedelfaasi mikromahtudes. Sellised erineva koostisega alad (mikromahud) tekivad vedelfaasis aatomite difuusse liikumise tagajärjel ja kui nende maht ületab kriitilise, tekivad püsivad kristallisatsioonikeskmed, mis on võimelised kasvama. - faasidiagramm ( faasidiagramm komponentide piiramatu või piiratud lahustuvuse
ja milles esineb eutektmuutus. Faasidiagramm komponentide A ja B omavahelise piiratud lahustuvuse korral ja faaside vaba energia muutus sõltuvalt koostistest ja temperatuurist on joonisel 1.40, lk 38. Joonest TAETB (likvidusjoon) ülalpool (joonis 1.40a, lk 38) esineb vedelfaas L, kuna vedelfaasi vaba energia FL selles alas (temperatuuril T1) on väiksem tardlahuste vabast energiast F ja F (joonis 1.40b, lk 38). Joonest TACEDTB (solidusjoon) allpool on sulamites väiksema vaba energiaga tardfaasid (joonis 1.40d, lk 38). Toatemperatuuril sulamites koostisega kuni CF on püsiv tardlahus (komponendi B tardlahus komponendis A), sulamites koostisega üle CG tardlahus (komponendi A tardlahus komponendis B), sulamites koostisega CF-CG mõlema tardlahuse segu. Likvidus- ja solidusjoone vahel on kaks stabiilset faasi (joonis 1.40a, lk 38): tardlahus ( või ) ja vedelfaas L. Temperatuuridel, millele vastab joon TAE algab tardlahuse
annaabi.ee 
