Poznámka: tyto materiály slouží pouze pro opakování STT žáků SPŠ Na Třebešíně, Praha 10;s platností do r. 2016 v návaznosti na platnost norem. Zákaz šířění a modifikace těchto materálů. Děkuji Ing. D. Kavková Metastabilní soustava Fe Fe 3 C
Praktický význam lze vysvětlit rozdílné vlastností - ocelí < 2,11 % C - litin 2,11 % C ocel - možno tvářet (kovat, válcovat, lisovat, ) - široká oblast dobře tvařitelného austenitu litina - uhlík převážně vyloučen jako grafit nebo ledeburit - tvařitelnost velice nízká - náhlý přechod z pevného stavu v taveninu
teplota t( C) Čisté železo - Fe (Ferrum) prvek známý od starověku teplota tání 1538 C polymorfní kov se 4 alotropickými modifikacemi mřížka krychlová (prostorově,plošně centrovaná) 1 538 1 401 911 769 δ β γ α paramagnetické feromagnetické tavenina tuhá fáze čas (s)
Atomium Mezinárodní výstava Expo 58 konaná v Bruselu v roce 1958 se stala vyjádřením nového stylu a atomového věku. Symbolem a ztělesněním Expa se pak stalo Atomium (model základní buňky krystalové mřížky železa zvětšený 165 miliardkrát)
Slitiny železa slitiny Fe - určitý obsah uhlíku (C) příliš vysoký obsah C - slitina křehne předpoklad - určitý obsah C v Fe nezbytný pro zlepšení vlastností slitin tepelným zpracováním uhlík - vliv na vnitřní strukturu slitin Fe dle obsahu C - různá struktura - ocel < 2,11%C, litina 2,11%C
teplota t ( C) Křivky diagramu 1 538 krystalizace překrystalizace 1 148 911 727 s 1 l 1 segregační čára - g g 2 likvidus - l solidus - s p 1 g 1 p 2 s 2 l 2 eutektikála počátek překrystalizace - p r 1 r2 eutektoidála ukončení překrystalizace - r 0,018 0,765 2,11 4,3 6,67 koncentrace C(%)
Křivky diagramu likvidus - l 1, l 2 počátek krystalizace solidus - s 1, s 2 ukončení krystalizace segregační čára - g 1, g 2 omezení rozpustnosti počátek překrystalizace - p 1, p 2 počátek změny mřížky ukončení překrystalizace - r 1, r 2 ukončení změny mřížky eutektikála - krystalizace (solidus s koncentrací) eutektoidála - překrystalizace (čára s koncentrací)
teplota t ( C) Slitiny železa - rozdělení 1 538 l 1 s 1 l2 1 148 911 727 g 2 g 1 p 1 p 1 r 1 r 2 s 2 0,018 0,765 2,11 4,3 6,68 eutektoidní eutektické pod nad podeutektické nadeutektické oceli litiny C(%)
Strukturní složky austenit - intersticiální tuhý roztok C v Fe γ, max. rozpustnost 2,11%C při t = 1 147 C ferit - intersticiální tuhý roztok C v Fe α, max. rozpustnost 0,018 %C při t = 727 C perlit - eutektoid metastabilní soustavy, vznik rozpadem austenitu s obsahem 0,765 %C při t = 727 C cementit - intermediální fáze konc. 6,67 %C ledeburit - eutektikum, vznik z taveniny t = 1 147 C, koncentrace 4,3 %C
teplota t ( C) 1 538 tavenina 1 148 911 A L C 727 F L P 0,018 0,765 2,11 4,3 6,68 C(%)
Austenit měkký, velmi tvárný, odolný vůči korozi a proti působení vysokých teplot Fe γ - mřížka krychlová plošně středěná Fe γ C
Vznik austenitu 1539 C γ křivka chladnutí γ
Ferit C měkký, tvárný, dobře obrobitelný Fe α - mřížka krychlová prostorově středěná přísady zvyšují tvrdost a pevnost feritu houževnatost zvyšují (Ni, Cr, Mn), snižuje (Si) Fe α
Vznik feritu
Perlit eutektoid vzniklý rozpadem austenitu podle metastabilního systému vedoucí fází perlitické přeměny je cementit vedle cementitu vznik lamel feritu
Vlastnosti perlitu vyšší pevnost a tvrdost horší plastické vlastnosti horší obrobitelnost vyšší odolnost proti opotřebení ve srovnání s feritem
Vznik perlitu
Vznik perlitu
Cementit nelegované oceli - tvořen karbidem železa Fe 3 C velmi tvrdý a křehký vyšší obsah ve struktuře - neobrobitelný C l - primární cementit (vznik z taveniny) C ll - sekundární cementit (segragát pod g 1 ) C lll - terciální cementit (segragát pod g 2 )
Vznik cementitu - primární
Vznik cementitu - sekundární 1 148 C křivka chladnutí g 1 727 C
Vznik cementitu - terciální
Ledeburit eutektikum v metastabilní soustavě Fe - Fe 3 C tvořen austenitem a ledeburitickým cementitem jedna se základních složek bílých litin
Vznik ledeburitu
Vznik ledeburitu 4,3 %C 1 148 C 727 C
Transformovaný ledeburit eutektoidní teplota - austenit se transformuje na perlit - vzniká tzv. transformovaný ledeburit
Transformovaný ledeburit
50 C teplota [ C] Tváření ocelí tváření zatepla horní teplota tváření 1148 A 3 dolní teplota tváření A 1 tváření zastudena 0,8 2,11 obsah C [%]
teplota t ( C) Odlévání 1 538 teplota lití 911 materiály vhodné k odlévání C(%)
Zdroje Callister, W.D., Jr., Material Science and Inginering an Introduction, John Wiley & Son, 2003, ISBN 0-471-13576-3 ime.fme.vutbr.cz