Čaká nás základ, poznanie metalurgie, ako takej a jej vysvetlenie na úplne triviálnom príklade binárneho diagramu železo uhlík.
Prosím poslucháčov, aby si v novom okne otvorili binárny diagram železo uhlík (wiki) a pozreli sa naň.
V základe je to diagram, na ktorom sú vynesené na osi X pomerné hodnoty obsahu uhlíka C v zliatine FeC a na osi Y teplota v °C.
Prv začneme s popisom obsahu C v diagrame a zakladným rozdelením diagramu.
Neprihliadajúc na teplotu, oceľou sa označuje zliatina Fe s C s obsahom C od 0% do približne 2.14%C.
Pri vyššom obsahu C sa jedná o sivú liatinu (2.15-4.42%) a liatinu čiernu (4.43-6.67%).
Vyšší obsah C v zmesi, je neprípustný, jedná sa o nasýtený a presýtený obsah C v zmesi, ktorý bude vylúčený na povrch, počas tuhnutia taveniny.
Zmenou množstva C v zliatine sa menia mechanické vlastnosti, ako pevnosť v ťahu, oteruvzdornosť, tvrdosť, a obrobiteľnosť, teda všeobecne metalurgické vlastnosti materiálu.
Zmena teploty T v diagrame pomáha určiť fázu zloženia zmesi a jej následné vlastnosti pri istých rýchlostiach tuhnutia danej zmesi. Zároveň určuje teplotu tavenia a jej závislosť teploty tavenia a štruktúry.
Popis základných castí diagramu ocelí (0-2.14%C)
Ferit (alfa ferit)
Alfa ferit je intersticiálny tuhý roztok uhlíka v železe alfa s kubicky priestorovo centrovanou kryštálovou sústavou.
Maximálny obsah C je 0.035%. Ferit je magnetický pri teplotách nižších ako 760 °C. Práve táto zložka dodáva oceli a liatine ich magnetické vlastnosti. Je klasickým príkladom feromagnetického materiálu.
Perlit je eutektoid v sústave Fe-Fe3C. Je to lamelárna mechanická zmes feritu a cementitu. Perlit nie je teda fáza ale fázová zmes, skladá sa z feritu a cementitu a obsahuje 0,765 % uhlíka. Názov je odvodený od perleťového lesku jeho kryštálov.
Perlit vzniká izotermicky pri 727°C a obsahu uhlíka medzi 0,02?,68% ako lamelárny perlit. Má strednú pevnosť a tvrdosť, ale je málo tvárny. Vhodným tepelným spracovaním sa premieňa na globulárny perlit, ktorý má nižšiu tvrdosť, ale lepšiu tvárnosť.
Austenit je intersticiálny tuhý roztok uhlíka v železe γ (gama). Austenit nie je to isté ako gama-železo. Jeho kryštály sú svetlosivej farby, mäkké, húževnaté a tvárne. Nie je magnetický. Austenit má kubickú plošne centrovanú kryštálovú mriežku. Znamená to že v základne kryštalickej bunke s 8 atómami železa v rohoch kocky môže byť až 6 atómov uhlíka umiestnených v strede každej steny. Celkový počet atómov na elementárnu bunku je teda 4 (rohové sú spoločné pre 8 buniek a atómy v strede stien pre dve bunky). Takáto štruktúra sa v pearsonovom systéme označuje cF4 a v "strukturbericht" systéme A1. Takáto štruktúra vznikne ak k priestorovej mriežke kubickej plošne centrovanej (na obr. 2 označenej slovom réseau), teda k jej každému uzlu priradíme jeden atóm železa.
Po základnom popise zložiek zliatiny ocele (vďaka wiki, text prekopírovaný, ukradnutý, som plagiátorm, viem) sa dostaneme k základnému popisu technologických postupov zušľachtenia, alebo úpravy ocelí.
Žíhanie-
je spôsob tepelného spracovania zliatin, ktorého cieľom je zmena mechanických vlastností materiálu vyvolaná zmenou jeho mikroskopickej štruktúry pri vysokej teplote. Žíhanie sa robí obyčajne v 3 krokoch:
materiál sa najprv zahreje na predpísanú teplotu tak aby bol celý rovnomerne zahriaty
ochladí sa na žíhaciu teplotu a na tej sa podrží predpisaný čas (izotermické spracovanie)
nechá sa vychladnúť.
Žihanie je potrebné pre ďalšie (budúce) spracovanie (hlavne) legovaných a vysokopevnostných zliatin ocele, Žíhaním sa zlepšuje obrobiteľmosť materiálov a zjednodušuje ich spracovanie.
Kalenie-
je proces tepelného spracovania kovov ohrevom a následným ochladením za účelom zmeny jeho vnútornej štruktúry a tým aj zmeny vlastností kovu. Kalením sa ovplyvňujú vlastnosti ako tvrdosť, pevnosť, húževnatosť a pod. Kalenie ocele je jej zohriatie na austenitovú teplotu (niečo nad 727°C), kde sa podrží až do úplnej premeny vnútornej štruktúry na austenit a následné prudké ochladenie (600 °C/s), ktoré môže byť dvojakého typu:
martenzitické
nepretržité - je najjednoduchšie a najlacnejšie, ale vznikajú pri ňom vnútorné napätia a maximálne deformácie
pretržité - znižuje vnútorné napätie
bainitické
nepretržité
izotermické
Kalením sa dosahuje vyššia tvrdosť a pevnosť v ťahu, ale znižuje sa vrubová húževnatosť a ťažnosť materiálu. po kalení vo väčšine prípadov následuje normalizačné popúšťanie.
Popúšťanie-
je rozžeravenie ocele a jej pomalé ochladzovanie. Používa sa hlavne po kalení, aby sa uvoľnili vnútorné napätia v materiáli (preto sa tak aj volá). Pri popúšťaní sa oceľ zahreje na asi 300 až 600°C (nie viac ako 723 °C) a potom sa buď znovu zakalí, alebo voľne ochladí na normálnu teplotu. Doba popúšťania môže byť rádovo hodiny.
Cieľom je odstrániť alebo zmenšiť vnútorné napätia po kalení a upraviť mechanické vlastnosti na požadované hodnoty. Robí sa hneď po kalení.
Na ďalšej hodine metalurgie si napíšeme niečo o spracovaní ocele a zopár zaujímavostí, pre nožiarov a zbrojárov.
Prosím pod blog pridať otázky, ktoré skúsim zodpovedať v dalšom blogu o metalurgii.
Snáď som neunudil a sľubujem, že to bude následne viac zaujímavé. Toto bol základ, na ktorom budeme staviať ďalej a je potrebné ho vedieť.
S pozdravom, Mišo
Blog
Komentuj
Komenty k blogu
Fíha, až sa zobudím prečítam si Pozerám že základnejšie veci si pamätám zo strednej školy ale tie podrobnejšie informácie už nie. A keď nad tým tam premýšlam školu som si vybral dobre. Aktuálnejšie by boli sice zliatiny hliníku, typy spracovávania do plechov, tyčí a profilov a elox a obrábanie ale to už som sa naučil sám
Napíš svoj komentár