ŽELEZO A JEHO SLITINY

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "ŽELEZO A JEHO SLITINY"

Bedřich Ševčík
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 ŽELEZO A JEHO SLITINY Ing. V. Kraus, CSc. Opakování z Nauky o materiálu 1

2 ČISTÉ ŽELEZO Atomové číslo 26 hmotnost 55,874 hustota 7,87 g.cm-3 vodivé, houževnaté, měkké A 50 %, Z 90 % pevnost 180 až 250 MPa, tvrdost 45 až 55 HV feromagnetické vlastnosti - Curieova teplota 768 C Polymorfní kubická prostorově centrovaná α, β, δ - (2, m) kubická plošně centrovaná γ - (3, m) tepelná hystereze A c3,, A r3 Opakování z Nauky o materiálu 2

3 Křivky ohřevu a chladnutí čistého železa Opakování z Nauky o materiálu 3

4 SLITINY ŽELEZA S UHLÍKEM Dle stability: stabilní Fe C metastabilní Fe Fe 3 C Stabilita závisí na: přítomnosti dalších prvků (čistota) rychlosti ochlazování obsahu uhlíku C grafit šesterečná mřížka nízká pevnost v tahu Fe 3 C - cementit - orthorombická mřížka slabé magnetické vlastnosti ztrácí při 217 C tvrdý, křehký, HV není stabilní nad cca 400 C se rozpadá (grafitizace) - Opakování z Nauky o materiálu 4

5 Rovnovážný diagram Fe-Fe C 3 (Fe-C) Opakování z Nauky o materiálu 5

6 Rovnovážný diagram Fe-Fe C 3 (Fe-C) Teploty bodů a čar / o C/ Koncentrace bodů /% C/ A A 0,00 N A 0,10 H J B A C F J B 0,16 0,51 G M O P S K E C F 2,11 4,30 6,68 D E - C - F P - S -K S P Q C E 0,80 0, ,26 2,08 S P 0,69 0,018 Opakování z Nauky o materiálu 6

7 DOPROVODNÉ PRVKY (ze surovin event. metalurgického proceesu) Škodlivé S zhoršení tvařitelnosti za tepla FeS, MnS - P křehkost za studena u litin zlepšuje zabíhavost - O křehkost za tepla i za studena, sklon k lomům H mikrotrhliny, vločky N stárnutí ocelí stopové prvky - Pb, As, Sb, Sn apod. Prospěšné Mn zvyšuje pevnost bez zhoršení plasticity, desoxidační a desulfurizační přísada, rozšiřuje pole austenitu Si desoxidační přísada, více zvyšuje pevnost za studena, zhoršuje tvařitelnost, uzavírá pole γ Cu zhoršení tvařitelnosti za tepla, možnost vytvrzování Opakování z Nauky o materiálu 7

8 LEGUJÍCÍ (SLITINOVÉ) PRVKY dle vztahu k uhlíku: karbidotvorné (Cr, V, Mo, W ) netvořící karbidy (Si, Ni, Al) dle ovlivnění diagramu: austenitotvorné (Mn, Ni, N) feritotvorné (Cr, Mo, Si, V) Opakování z Nauky o materiálu 8

9 Vstup: ruda vápenec vzduch Výstup: VÝROBA SUROVÉHO ŽELEZA surové železo struska kychtový plyn Opakování z Nauky o materiálu 9

10 ZKUJŇOVÁNÍ Odstranění nežádoucích prvků obvykle oxidací Pochody: rudný - 85% tekuté surové železo + odpad - vytvoření varu ruda, okuje ev. kyslík odpadový (šrotový) - tuhá vsázka + surové železo a ruda (vytvoření varu) Pece: Siemens-martinské pece dnes 25 % elektrické obloukové pece vyšší výkon i kvalita elektrické pece frekvenční pouze přetavování kyslíkové konvertory dnes 60%, moderní Schéma kyslíkového konvertoru Opakování z Nauky o materiálu 10

11 DESOXIDACE OCELI srážecí - vyšší množství zplodin, jednoduchá a rychlá difúzní - reakce mezi struskou a lázní - stahování strusky, dlouhá doba, nákladná, výhodnější vakuová rafinace - tavení ve vakuu 10-(110 až 3) Pa (nejen odplynění, ale i odstranění stopových prvků Pb, As, Bi, Zn ap.) - odlévání ve vakuu (různé způsoby) - odplynění i desoxidace elektrostruskové přetavování - materiál jako tyčová elektroda - natavování v přehřáté vodivé strusce - (desoxidace i odsíření) syntetické strusky - dvě pece - smíchání kovové a struskové lázně - náročné, nákladné Opakování z Nauky o materiálu 11

12 DRUHY OCELÍ Dle obsahu FeO a způsobu krystalizace: uklidněné - úplná desoxidace - ve ztracené hlavě ingotu centrální staženina (lunkr) - ztráty u obvyklých ocelí 20%, u nástrojových až 40% - nízké využití - celkově cca 20% výroby neuklidněné - bez nebo s částečnou desoxidací (vyšší obsah FeO než je rovnovážný) - při lití reakce s uhlíkem (sekundární var oceli - bubliny CO unikají z oceli a částečně zůstávají v kovu zavřeny) - menší staženina neb bez ní - nutnost bublin bez oxidace, během tváření svaření - větší výtěžnost, dobrá svařitelnost, nižší vměstkovitost polouklidněné - desoxidace FeMn + část. FeSi (Si do 0,15%) - nižší sekundární var a jeho zastavení při krystalizaci (ovlivnění tlakem ev. desoxidací) - malá staženina (plechy) Opakování z Nauky o materiálu 12

13 DESOXIDACE OCELI Obsah kyslíku v různých r typech oceli /1-uklidněná, 2-polouklidněná, 3-neuklidněná se zastaveným varem,4,5-neuklidněná/ Opakování z Nauky o materiálu 13

14 KRYSTALIZACE OCELI Krystalizace - obecně tři pásma I. pásmo (primární) - vysoké přechlazení - jemné směrově neorientované rovnoosé globulitické krystality - II. pásmo (transkrystalizační) - směrově orientované dendrity ve směru odvodu tepla (kolumnární dendrity-sloupkovité krystality) - nastává i výrazné odměšování (S, P, C) III. pásmo (terciální, střední) - neorientované velké globulitické krystality Odmíšení - nestejnoměrnost chemického složení dendritické - rozdíl mezi složením os a meziosními výplněmi krystalitů - (likvace) pásmové - od povrchu do středu ingotu (hlavně P a S) Schéma krystalických zón v ingotu z uklidněné oceli Opakování z Nauky o materiálu 14

Podobné dokumenty

5. ŽELEZO A JEHO SLITINY

5. ŽELEZO A JEHO SLITINY 5.1 Čisté železo a rovnovážná soustava s uhlíkem 95 % výroby kovů polymorfie - schopnost tvořit slitiny s kovy i nekovy (široká paleta, ekonomicky i ekologicky vhodné) Atomové