Upload
miro-ciglenecki
View
79
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
MOTORI TEORIJA
Citation preview
MATEIJALI II
Fe-C dijagram stanja
Prof.dr.sc. Ivica Kladari
Veleuilite u Slavonskom BroduTEHNIKI ODJEL Struni studij Proizvodno strojarstvo
Fe-C dijagrami stanjaPlan predavanja1. Uvod
- Openito o kemijskom elementu Fe i C- Pojavni oblici ugljika u Fe-C legurama
2. Metastabilna kristalizacija legura Fe-C2. Primarna kristalizacija
- Peritektini sustav- Sustav potpune rastvorivosti- Eutektini sustav
- Sekundarna kristalizacija- Eutektoidni sustav- Raspad ledeburita
3. Zakljuak
3KEMIJSKI ELEMENT ELJEZO (Fe) Fe od latinskog naziva za eljezo Ferrum, poznato od ~2500. godina prije Krista, u periodnom sustavu elemenata eljezo ima
redni broj 26, a nalazi se u 4. periodi i 8. stupcu,
Hematit Fe2O3Magnetit Fe3O4 Siderit FeCO3 Getit FeO(OH)
isto eljezo je lako oblikovljivo u toplom i u hladnom stanju i dobro zavarljivo.
84
do danas nije proizvedeno apsolutno isto eljezo (C, Si, Mn, P, S),
srebrenaste boje, ne dolazi u prirodi samorodno za dobivanje eljeza vane su oksidne rude: u vlanom zraku korodira i stvara se hra
Openito o kemijskom elementu Fe
4BCC- reetka FCC - reetka
eljezo je polimorfan materijal i ima dvije alotropne modifikacije:
Raspored atoma u reetci ovisi o temperaturi pri kojoj se eljezo nalazi.
trajanje t, h
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
,
o
C t=1536 oC taljevina1392 oC 1392 oCAr4
Ar3 Ac3Ac2Ar2
898oC 911oC769oC
eljezo
eljezo
eljezo
Dijagram toplinske analize (hlaenja i ugrijavanja) tehniki istog eljeza
T
T toplinskahistereza 13oC.
Openito o kemijskom elementu Fe
5Ugljik (C - Carboneum) je metaloid. U prirodi se pojavljuje u tri alotropske modifikacije i to kao dijamant, grafit ili amorfni ugljik. Javlja se slobodan ili u spojevima (npr. ugljen, CO, CO2, ugljikovodici).
isto Fe nije ire upotrebljivo, treba ga legirati drugim elementima, ponajprije C.
Ugljik je najvaniji dodatak eljezu, jer:- vrlo jako utjee na vrstou, tvrdou i granicu razvlaenja eljeznih legura,- omoguava kaljenje elinih legura.
Openito o kemijskom elementu C
U BCC eljezu ugljik je praktino netopiv, a u FCC eljezu je samo ogranieno topiv (najvie 2,03%C pri 1147oC)
Pojavni oblici ugljika u Fe-C legurama
U eljeznim legurama ugljik je u obliku:- kemijskog spoja Fe3C (eljeznog karbida, cementita) sa 6,67 %C- ili u obliku grafita (100 %-tnog heksagonski kristaliziranog ugljika).
Ako se neka legura Fe-C ohlauje praktino beskrajno sporo iz rastaljenog stanja, C e se izluiti u obliku grafita (KCG=100%). Ovaj se oblik skruivanja naziva stabilnim, a ravnoteni se dijagram stanja nazivadijagramom Fe-C za stabilnu kristalizaciju.
Ako se neka legura Fe-C ohlauje umjereno sporo iz rastaljenog stanja, C e se spojiti sa Fe u eljezni karbid (cementit) Fe3C (KCFe3C=6,67%). Ovaj se oblik skruivanja naziva metastabilnim, a ravnoteni se dijagram stanja nazivadijagramom Fe-C za metastabilnu kristalizaciju (ili dijagramom Fe-Fe3C).
Kod sporog ugrijavanja i/ili dugog dranja pri visokim temperama cementit se raspada po jednadbi: Fe3C 3Fe + C
7metastabilni
stabilni
-oba su dijagrama eutektinog tipa, -oba sadre peritektino skruivanjepri niskim %C i visokim temperaturama, - oba sadre eutektoidnu pretvorbu u vrstom stanju.
Fe-C metastabilni i stabilni dijagram stanja
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetalurg Sir William Chandler Roberts-Austen (1843.-1902.)
-1899. godine konstruirao je na osnovi eksperimenta Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju.
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju
Prave faze:- taljevina
- austenit
- ferit
- karbid
Pseudofaze:- ledeburit
- perlit
, e
, ,id
Fe3CFe3CFe3CeFe3Cid
e+Fe3Ce
id+Fe3Cid
T
I I I I I0 0,8 2,03 4,3 6,67
maseni udio ugljika, % (100%Fe3C)
T
T+
+T
T+Fe3Ce+Fe3Ce
id+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3C
+ id
+Fe3Cid
+e+Fe3Ce+Fe3C e+Fe3Ce+Fe3C+Fe3C+Fe3C
+
id+Fe3Cid
+
1536 1493
1392
1147
911
723
300
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
,
o
C
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetastabilna primarna kristalizacija Fe-C legura
I I I I I0 0,51 2,03 4,3 6,67%C
(100%Fe3C)
T+
+TT+Fe3Ce+Fe3Ce
1536 1493
1392
1147
, oC
T+
peritektinisustav
sustavpotpune
otopivosti
eutektinisustav
LIKVIDUS
SOLIDUS
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju
Metastabilna kristalizacija Fe-C legura PERITEKTINI SUSTAV
I I I I 0 0,10 0,16 0,51
%C
T+
+T
1536
1493
1392
, oC
T
+0,1 %C 0,51do 1493oC T
Daljnje snienje temperature uzrokuje pretvorbu (za 0,1
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju
Metastabilna kristalizacija Fe-C legura SUSTAV POTPUNE RSTVORIVOSTI
I I I 0,16 0,51 2,03 %C
+T
1493
1147
, oC
T+
100%
100%
Austenit intersticijski kristal mjeanac -Fe i C
Snienje temperature izmeu L i S nastupa pretvorba
100% T u 100 %
C
T
1
S
L
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju
Metastabilna kristalizacija Fe-C legura EUTEKTINI SUSTAV
Eutektina reakcija nastupa pri 1147oC kada je u taljevini
KCT=4,3%
T e+Fe3Ce Ledeburit
KCL=4,3%KCA=2,03%
KCK=6,67%
podeutektineFe-C legure
nadeutektineFe-C legure
Snienje temperature do S (1147oC)
T Fe3CNa 1147oC nastupa eutektina reakcija i
preostala TL
Snienje temperature do S (1147oC)
T Na 1147oC nastupa eutektina reakcija i
preostala TL
%CI I I
2,03 4,3 6,67
T+Fe3C
T
e+Fe3Ce+T
1147
, oC
(100%Fe3C)
Eutektik4,3%C
e Fe3Ce
Adolf Ledebur (1837-1916)1882. otkrio Fe3C
+e+Fe3Ce e+Fe3Ce+Fe3C
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetastabilna sekundarna kristalizacija Fe-C legura
raspad ledeburita
eutektoidnisustav
I I I I I0 0,8 2,03 4,3 6,67
(100%Fe3C)
+e+Fe3Ce+Fe3C e+Fe3Ce+Fe3C+Fe3C
%C
id+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C
+
1536 1493
1392
1147
911
723
300
, oC
id+Fe3Cid+Fe3C
+id+Fe3Cid
+Fe3C
+
id+Fe3Cid
SOLIDUS
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju
Eutektoidna reakcija nastupapri 723oC kada je KCA=0,8%
id+Fe3Cid Perlit
KCP=0,8%KCF=0,025%
KCK=6,67%
1563 1493
1392
1147
911
723
300
Metastabilna kristalizacija Fe-C legura - EUTEKTOIDNI SUSTAV
I I I 0 0,025 0,8 2,03 %C
,oC
+
Eutektoid0,8%C
id6,67 %CFe3Cid
podeutektoidneFe-C legure
id+Fe3Cid
nadeutektoidneFe-C legure
do 723oC pretvorba FCC u BCC
+
do 723oC Fe3Csnienje topivosti C u
+Fe3C
od 723oC preostali id + Fe3Cid
id+Fe3Cid+Fe3C+id+Fe3Cid
Fe3Cid+Fe3Cid
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizacijuMetastabilna kristalizacija Fe-C legura - RASPAD LEDEBURITA
I I I I0,8 2,03 4,3 6,67
(100%Fe3C)
id+Fe3Cid+Fe3C
+ Fe3C
1147
911
723
300 %C
,oCsnienje temperature
od 1147 oC
do 723 oC
+e+Fe3Ce e+Fe3Ce+Fe3C
e+Fe3Ce+Fe3C+ Fe3C+e+Fe3Ce+Fe3C Fe3C
nastupaeutektoidna reakcija
id+Fe3Cid
na temperaturi 723oC
id+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C+Fe3Cid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C id+Fe3Cidid+Fe3Cid
snizuje topivosti C u KCA=2,03%
KCA=0,8%
4,3%C raspadnuti ledeburitid+Fe3Cid+Fe3Ce+Fe3C
ZAKLJUAK
primarna kristalizacija
sekundarna kristalizacija
eutektinareakcijaT L
podeutektoidneFe-C legure
nadeutektineFe-C legure
eutektoidnareakcijaA P
nadeutektoidneFe-C legure
podeutektineFe-C legure
elini ljevovielici Sivi ljevovi (mjeovita kristalizacija)
Bijeli ljevovi (metastabilna kristalizacija)
Alatni elici
.
Konstru-kcijskielici
Fe-C dijagram stanja za metastabilnu kristalizaciju
Zahvaljujem na pozornosti!Zahvaljujem na pozornosti!