seminar ski
DESCRIPTION
Seminar SkiTRANSCRIPT
UNIVERZITET U TUZLI – MAŠINSKI FAKULTET
S E M I N A R S K I R A D
Predmet: MATERIJALI I
Ime i prezime: Broj indeksa: Odsjek: Datum:
SADRŽAJ
Sadržaj
Zadatak
1
2
1.
2.
3.
4.
5.
Uvod 3
1.1 Dijagram stanja Fe – Fe3 (Metastabilni) 3
1.2. Karakteristične linije na dijagramu stanja 3
Kompletan Fe – Fe3C dijagram 4
Kriva hladjenja za 1,6 % C 5
Kriva zagrijavanja za 1.6 % C 6
Postupak hladjenja legure sa sadržajem ugljika od:1,6%C 7
Reakcija transformacije u toku hlađenja za:1,6% C 8
3.1. Strukture krive hlađenja na datim temperaturama za:1,6% 8
3.2. Procentualni sastojak ugljika za svaki struktualni sastjak na datim temperaturama
(1,6 %C) 8
Zaključak 9
Literatura 10
Zadatak:
Data je Fe-C legura sa sadržajem ugljika: 1,6 %
Nacrtati kompletan Fe-3C dijagram
a) nacrtati krive hladjenja za datu leguru
b) navesti reakcije transformacije u toku hlađenja datih legura
c) odrediti strukture datih legura na datim temperaturama:
1,6: t1=1410, t2=910
e) odrediti procentualni sadržaj ugljenika za svaki struktualni sastojak na datim
temperaturama te izračunati procentualno učešće zastupljenih struktualnih sastojaka
na datim legurama.
Fe – Fe3C dijagram
Uvod
Dijagram stanja Fe – Fe3C (Metastabilni)
Pošto ugljenik može da se nađe u vezanom obliku sa željezom kao cementit i u slobodnom obliku kao
grafit, postoje dva dijagrama stanja:
• metastabilni dijagram stanja sistema železo – cementit (Fe-Fe3C), i
• stabilni dijagram stanja sistema železo – grafit (Fe-CGr).
Metastabilni dijagram stanja je značajan za izučavanje čelika i livenih gvožđa kod kojih je ugljenik
izdvojen u vidu cementita, dok je stabilni dijagram stanja bitan za livena gvožđa kod kojih je ugljenik
izdvojen u vidu grafita. Dijagram stanja železo – cementit (prikazan je na slici 5.6.) u koordinatnom
sistemu temperatura – sadržaj ugljenika do 6,67%, odnosno 100% cementita. Legure koje sadrže do
2,0% C (ugljenika ) se nazivaju čelici, a legure sa više od 2,0% C - livena gvožđa.
Slovni simboli kojima se označavaju karakteristične tačke, linije i faze u dijagramu, internacionalno su
usvojeni i olakšavaju mnoga tumačenja i dogovore. Oznake karakterističnih tačaka dijagrama stanja
su date u tabeli 5.1.
Navedeni podaci o temperaturama i sadržaju ugljenika nisu definitivno određeni, pa se u literaturi
mogu da nađu različite vrednosti.
Oznaka tačke Temperatura
° C
Sadržaj Ugljenika,
%
Oznaka tačke Temperatura
° C
Sadržaj
ugljenika,%
A 1539 0.00 G 906 0.000
B 1499 0.50 P 727 0.025
E 1148 2.00 S 727 0.800
C 1148 4.30 K 727 6.670
F 1148 6.67 Q 20 0.006
D ∼1250 6.67 L 20 6.670
Tabela 5.1. Karakteristične tačke dijagrama stanja
Karakteristične linije na dijagramu stanja Fe-Fe3C
Linija koja nastaje spajanjem tačaka A, B, C i D se naziva likvidus linija (označava se sa A5),
iznad koje su sve legure ovog sistema u tečnom stanju - rastopu, označenom R.
Linija koja se dobija spajanjem tačaka A, H, J, E, C i F se naziva solidus linija (označava se sa
A4) i predstavlja završetak procesa kristalizacije. Ispod nje sve legure ovog sistema su u
čvrstom stanju.
Između likvidus i solidus linije legure se sastoje iz rastopa i čvrste faze koja se izdvaja.
Količina čvrste faze se povećava sa sniženjem temperature. Po liniji AB se izdvaja δ-ferit, po
liniji BC austenit (γ), a po liniji CD primarni cementit (Fe3C′). Kristalizacija čvrste faze iz
rastopa je označena kao primarna kristalizacija.
Linije SE i PQ predstavljaju solvus linije – linije rastvorljivosti ugljenika u austenitu (SE linija),
odnosno rastvorljivosti ugljenika u feritu (PQ linija). Pošto se sa sniženjem temperature
smanjuje rastvorljivost ugljenika u kristalnoj rešetki čvrstog rastvora α i γ, to se on izdvaja iz
rešetke i sa atomima železa obrazuje cementit. Cementit koji se izdvaja iz austenita po SE
liniji se naziva sekundarni cementit (Fe3C′′), da bi se razlikovao od primarnog cementita, koji
nastaje iz rastopa. Cementit koji nastaje iz ferita po PQ liniji se označava kao tercijarni
cementit (Fe3C′′′).
Vertikalna osa sa lijeve strane dijagrama stanja (100% Fe, 0% C) predstavlja liniju čistog
željeza i na nju su nanijete tačke A, N i G koje odgovaraju temperaturama njegovih
alotropskih preobražaja, slika 5.1. Vertikalna osa sa desne strane dijagrama stanja je linija
čistog cementita (6,67% C) a položaj tačke D odgovara približno njegovoj temperaturi
topljenja. Po liniji ECF se odvija eutektička reakcija na eutektičkoj temperaturi (1148 °C).
Eutektičkom reakcijom se obrazuje mehanička smeša koja se sastoji od austenita sa 2,0% C i
primarnog cementita sa 6,67% C.
Ova reakcija se odvija kod svih legura sistema Fe-Fe3C koji sadrže više od 2,0% C. Linija PSK
(727 °C) je eutektoidna linija - A1, po kojoj se odvija eutektoidni preobražaj austenita sa 0,8%
C u mehaničku smešu ferita sa 0,025% C i sekundarnog cementita (Fe3C′′) sa 6,67% C.
Legura sastava 0,8% C se naziva eutektoidni čelik, a eutektoidna reakcija predstavlja reakciju
u čvrstom stanju (sekundarna kristalizacija). Naziv eutektoidni ukazuje na analogiju ove
reakcije sa već opisanom eutektičkom reakcijom, pri čemu ulogu rastopa preuzima austenit,
ulogu austenita ferit, a ulogu primarnog cementita sekundarni cementit.
Struktura perlita sastoji se iz feritne osnove i cementitne faze u vidu lamela (pločica) –
lamelarni perlit, slika 5.7. Osim lamelarnog perlita, može da se formira zrnasti perlit, ako se
izvede odgovarajuća termička obrada. Zrnasti perlit ima veću plastičnost, a manju tvrdoću od
lamelarnog perlita.
Ispod eutektoidne linije u strukturi čelika i gvožđa ne može da se nađe austenit, već perlit koji je
nastao njegovim preobražajem. To znači da se, na eutektoidnoj temperaturi, austenit koji je prisutan
u ledeburitu I (LI) transformiše u perlit, a novonastali ledeburit se naziva ledeburit II (LII).
U odnosu na eutektoidnu tačku, čelici se dijele na:
• podeutektoidne čelike sa sadržajem ugljenika od 0,025 do 0,8%, čija se struktura sastoji iz
ferita i perlita;
• eutektoidni čelike sa sadržajem ugljenika od 0,8%, čija se struktura sastoji od 100% perlita;
• nadeutektoidne čelike sa sadržajem ugljenika od 0,8 do 2,0%, čija se struktura sastoji od
perlita i sekundarnog cementita.
Postupak hlađenja legura sa sadržajem ugljenika od 1.6 %
Legura sa 1.6 % C je nadeutektoidni čelik. Kristalizacija počinje na temperaturi likvidus, gdje se iz
rastopa izlučuju prvi kristali austenita.
Rezultat kristalizacije opet je homogena struktura koja se sastoji samo od kristala austenita.
Prekristalizacija austenita počinje na krivoj promjene rastvorljivosti ugljenika u austenitu. Na
temperaturi koja odgovara tački e3 austenit je zasićen ugljenikom.
Pri daljem padu temperature austenit postaje prezasićen ugljenikom, te se prekomjerni ugljenik
izlučuje kao sekundarni cementit na granicama zrna austenita.
Pri opadanju temperature dalje se smanjuje rastvorljivost ugljika u austenitu prema krivoj ES, pa na
eutektoidnoj temperaturi dostiže koncentracija ugljika u austenitu vrijednost od 0.765 %
(eutektoidna koncentracija) i austenit se raspada na perlit.
Ispod eutektoidne temperature, nadeutektoidni čelici obrazuju strukturu smjese perlita i
sekundarnog cementita dok sekundarni cementit obrazuje tanke mrežice a unutar tih mrežica su zrna
austenita.
Od temperature 1466 °C (tačka 1) dolazi do pojavljivanja prvih centara kristalizacije u datoj leguri sve
do temperature 1280 °C imamo taljevinu T+γ austenit.
Od temperature 1280 °C do 1040 °C (tačka 3) nalazi se čisti gama austenit.Od tačke 3 do tačke 4 (723
°C) nalazi se sekundarni cementit i gama austenit.
Na temperaturi 723 °C nastaje prvi zastoj (eutektoidnu reakciju) sve do 4'. Od tačke 4' daljim
hladjenjem nalazi se sekundarni cementit + perlit
Reakcija transformacije u toku hlađenja za 1,6 % C
• Od 1590 °C – 1466 °C (tačka 1) taljevina
• Od 1466 °C (tačka 1) – 1280 °C (tačka 2) taljevina + gama austenit, dolazi do prve pojave
kristala
• Od 1280 °C (tačka 2) – 1040 °C (tačka 3) nalazi se čisti gama austenit
• Od 1040 °C – 723 °C (tačka 4) nalazi se austenit + sekundarni cementit
• Od tačke 4 do tačke 4' pojavljuje se prvi zastoj to jest eutektoidna reakcija
• Daljim hlađenjem ispod temperature 723 °C nalazi se perlit + sekundarni cementit
Strukture krive hlađenja na datim temperaturama za:1,6% C
Na temperaturi t1 (1410 °C) imamo taljevinu + gama austenit
Na temperaturi t2 (910 °C) imamo sekundarni cementit + gama austenit
Procentualni sastojak ugljika za svaki struktualni sastjak na datim temperaturama (1,6 %C)
t1 (1410 °C) imamo taljevinu + gama austenit
Qγ= %31,4810078,1
86,0%100
21
2 ==AA
AA austenit
QT= %69,5110078,1
92,0%100
21
1 ==AA
AA taljevina
t2 (910 °C) imamo sekundarni cementit + gama austenit
Qγ= %68,9510032,5
09,5%100
21
2 ==BB
BB austenit
QT= %32,410032,5
23,0%100
21
1 ==BB
BB taljevina
4. ZAKLJUČAK
Legura sa 1.6 % C je nadeutektoidni čelik. Kristalizacija se dešava na temperaturi likvidus, gdje se iz
rastopa izlučuju prvi kristali austenita.
Rezultat kristalizacije opet je homogena struktura koja se sastoji samo od kristala austenita.
Prekristalizacija austenita počinje na krivoj promjene rastvorljivosti ugljenika u austenitu. Na
temperaturi koja odgovara tački e3 austenit je zasićen ugljenikom.
Ispod eutektoidne temperature, nadeutektoidni čelici obrazuju strukturu smjese perlita i
sekundarnog cementita dok sekundarni cementit obrazuje tanke mrežice a unutar tih mrežica su zrna
austenita.
5. LITERATURA
[1] Džafer Kudumović: Materijali 1, Izdavač, ISBN, Mjesto izdanja, Godina izdanja.
[2] „Mašinski materijali“ predavanja dr. Dragan Adamović
[3] Literatura korištena sa interneta:
http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2003/Lattices/iron.html , (07/11/2010)
http://www.sv.vt.edu/classes/MSE2094_NoteBook/96ClassProj/examples/kimcon.html (07/11/)