6. FÁZOVÉ PŘEMĚNY KOVOVÝCH SOUSTAVÁCH Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07./2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
KRYSTALIZACE KOVŮ Fázová přeměna s růstem řízeným přenosem tepla Mechanismus je charakterizován vznikem stabilních zárodků a jejich následným růstem Základní podmínkou pro uskutečnění tohoto mechanismu je dostatečně velké přechlazení taveniny Krystalizace čistých kovů: Homogenní nukleace Heterogenní nukleace
HOMOGENNÍ NUKLEACE Proces, kdy v tavenině vznikají shluky atomů, které mají vzájemnou polohu, jaká odpovídá jejich krystalickému uspořádání Shluky se mohou rozpadat, stabilizovat a dále růst Stabilní zárodky vzniknou, když jejich volná entalpie je nižší než volná entalpie kapalného stavu
HETEROGENNÍ NUKLEACE Proces energeticky výhodnější než homogenní nukleace změna volné entalpie spojená s tvorbou zárodků při heterogenní nukleaci je menší než tatáž veličina při nukleaci homogenní Změny při vzniku zárodků: Vytvoří se povrch mezi fázemi krystal a tavenina, čemuž odpovídá přírůstek povrchové energie. Mezi fázemi podložka a tavenina vymizí povrch kruhového tvaru o ploše odpovídající základně kulové úseče. Stejný povrch se vytvoří mezi fázemi podložka a krystal. V objemu kulové úseče je fáze tavenina nahrazena fází krystal, což způsobí změnu volné entalpie.
RŮST KRYSTALŮ Proces růstu je závislý na několika faktorech velikosti přechlazení, difuzi, povrchovém napětí Rychlost růstu je závislá na velikosti přechlazení Tvar rostoucího krystalu je závislý na tepelných podmínkách v okolí fázového rozhraní Analýza tepelných podmínek na rozhraní tavenina rostoucí krystal poskytuje informace o typu krystalizace
FÁZOVÉ PŘEMĚNY V TUHÉM STAVU 1. homogenní chybí stádium nukleace a nevznikají fázová rozhraní 2. heterogenní formou nukleace a růstu za vzniku nových fázových rozhraní Polymorfní přeměny, masivní přeměny, rozpad přesyceného tuhého roztoku (precipitace), eutektoidní a bainitické přeměny
POLYMORFNÍ PŘEMĚNY Fázové přeměny, při kterých se mění typ krystalické mřížky Polymorfie schopnost kovu měnit krystalickou stavbu Způsobeny změnou charakteru meziatomových sil nebo změnou typu vazby následek změny fyzikálních vlastností Mechanismus masivní transformace přeměna řízená smykovým mechanismem
EUTEKTOIDNÍ TRANSFORMACE Vznik perlitu z austenitu Aby se mohl tvořit perlit, musí vzniknout jak zárodek feritu, tak zárodek cementitu jeden ze zárodků vzniká jako první a zahajuje perlitickou reakci aktivní zárodek perlitu Základním znakem, který charakterizuje perlitickou reakci je její stacionárnost podmínky na rozhraní austenit/perlit se v průběhu reakce nemění
BAINITICKÁ TRANSFORMACE Kombinace semikoherentní mřížkové transformace a precipitace karbidů Základem je difuze uhlíku uvnitř austenitu, martenzitická transformace ochuzených oblastí austenitu a precipitace karbidů Horní bainit vyloučení na hranici feritických částic Spodní bainit větší část karbidů vyloučena uvnitř desek feritu
MARTENZITICKÁ TRANSFORMACE Chemické složení vznikajícího martenzitu je totožné se složením původního austenitu Přesuny atomů při transformaci jsou možné jen na vzdálenost kratší než je meziatomová vzdálenost v mřížce Podmíněna existencí zárodků a jejich růstem velmi velká rychlost růstu částic Tato deformace se uskutečňuje skluzem nebo tvorbou dvojčat, tvorbou vrstevných chyb
6. FÁZOVÉ PŘEMĚNY KOVOVÝCH SOUSTAVÁCH Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice