Jdi na obsah Jdi na menu
 


MRI 1-10

1:

 

Obr. 8-4: Závislost Ms a Mf na obsahu C v austenitu

Obr. 8-5: Martenzitická křivka

 
 

Martenzitická transformace je podobně jako jiné fázové přeměny podmíněna nukleací zárodků nové fáze a jejich růstem. Na rozdíl od ostatních přeměn se však vyznačuje velmi vysokou rychlostí růstu částic (na úrovni rychlosti zvuku v kovech – kolem 103 m.s-1). Jakmile proto některá částice martenzitu začne růst, vyroste do své konečné velikosti téměř okamžitě. Přestane růst tehdy, když narazí na nějakou překážku.

Vzhledem k tomu, že martenzitická transformace je přeměnou bezdifuzní, zůstávají atomy uhlíku v martenzitu na místech, na kterých byly předtím v austenitu. V fcc mřížce austenitu je však možno rozpustit podstatně více intersticiálního uhlíku než v bcc mřížce martenzitu. Proto je martenzit přesycený uhlíkem – až tak, že jeho bcc mřížka je deformována na tetragonální (a = b ¹ c; a = b = g =90°). Čím více je uhlíku v martenzitu, tím je tetragonalita martenzitu větší. Deformace mřížky znesnadňují pohyb dislokací materiálem, a proto tvrdost martenzitu se zvyšujícím se obsahem uhlíku roste.

 

Obecně platí, že čím je teplota transformace austenitu nižší, tím je tvrdost vzniklé struktury vyšší a deformační vlastnosti nižší. Dostáváme se tak od hrubě lamelárního perlitu k jemně lamelárnímu perlitu, hornímu bainitu, dolnímu bainitu až k martenzitu.

 

 

 

 

2:

 

Únava materiálu je proces změn strukturního stavu materiálu a jeho vlastností vyvolaný kmitavým (cyklickým) zatěžováním, přičemž nejvyšší napětí je menší než mez pevnosti Rm a ve většině případů i menší než mez kluzu Re. V důsledku něhož dochází v materiálu k hromadění poškození, které se v závěru procesu projeví růstem makroskopické trhliny a únavovým lomem.

 

 

Zkušební stroje a vzorky pro únavové zkoušky

 

            Zkušební stroje pro únavové zkoušky je možno roztřídit podle následujících znaků:

1. Druh zatěžování (tah-tlak, plochý ohyb, ohyb za rotace, krut a kombinované namáhání).

2. Způsob zatěžování (konstantní amplitudou napětí nebo konstantní amplitudou celkové deformace).

3. Způsob vyvolání zatížení (mechanicky - závažím, pružinou nebo rotací nevyvážených hmot: hydraulicky, elektromagneticky apod.).

4. Charakter změn zatížení (periodické - sinusový nebo pilový průběh, složité náhodné zatěžování řízené počítačem).

5. Frekvence zatěžování (běžné stroje pracující s frekvencí 0,1 - 10 Hz a vysokofrekvenční pulzátory s frekvencí v rozmezí 100 Hz - 100 kHz).

6. Tvar vzorků (laboratorní vzorky, konstrukční části).

           

 

3:

Krystalizace z tavenin je proces přechodu kovů a slitin ze stavu likvidu L (tavenina) do

stavu solidu S (krystal). K současným teoriím struktury tavenin patří monoatomární

koncepce, jejíž strukturní jednotkou je atom, resp. molekula a polyatomární koncepce, jejíž

strukturní jednotkou je seskupení atomů (shluky atomů, klastry). Polyatomární koncepce

umožňuje např. výpočet koeficientu samodifuze prvků v tavenině, hodnoty viskozity

taveniny, změny objemu (přenos hmoty) při fázové transformaci L-S apod. Z hlediska

polyatomární koncepce o struktuře tavenin lze krystalizaci chápat jako přechod systému z

jednoho rovnovážného stavu (shluky atomů) do stavu druhého (krystalická mřížka).

 

 

4:

Zkouška tvrdosti podle Brinella

vtlačování vnikacího tělesa ve tvaru kuličky do povrchu zkušebního tělesa a změření průměru vtisku, který zůstane na povrchu zkušebního tělesa po odlehčení zkušebního zatíženi .Tvrdost se určuje jako poměr zkušebního zatížení a povrchu vtisku (má povahu napětí). Zkouška se provádí na povrchu, který je hladký a rovný, bez okujené vrstvy, cizích tělísek a bez mazadel. Tloušťka zkušeného tělesa musí být alespoň osminásobkem hloubky vtisku. Na protilehlé straně zkušebního tělesa nesmí být po zkoušce patrny viditelné stopy deformace.

 

 

 

 

Zkouška tvrdosti podle Vickerse

vtlačováni diamantového vnikacího tělesa ve tvaru pravidelného čtyřbokého jehlanu s vrcholovým úhlem mezi protilehlými stěnami = 136° do povrchu zkušebního tělesa vlivem zkušebního zatíižení F působícího kolmo ke zkoušenému povrchu po stanovenou dobu a změření úhlopříček vtisku, který zůstane na povrchu zkoušeného materiálu po odlehčení zkušebního zatížení. Tvrdost se určuje jako poměr zkušebního zatížení a povrchu vtisku (má povahu napětí). Zkouška se provádí na povrchu, který je hladký a rovný, bez okujené vrstvy, cizích tělisek a bez mazadel. Tloušťka zkoušeného tělesa nebo vrstvy musí být alespoň 1,5.d (d je aritmetický průměr dvou úhlopříček vtisku). Na protilehlé straně zkušebního tělesa nesmí být po zkoušce patrny viditelné stopy deformace.

 

Zkouška tvrdosti podle Rockwella

Podstata je ve vtlačování vnikacího tělesa ve tvaru diamantového kužele nebo ocelové kuličky do povrchu zkušebního tělesa postupně nadvakrát za určitých podmínek. Měří se trvalá hloubka vtisku h pod předběžným zatížením. Zkouška se provádí na povrchu, který je hladký a rovný, bez okujené vrstvy, cizích tělísek a bez mazadel. Tloušťka zkoušeného tělesa nebo vrstvy musí být alespoň desetkrát větší než trvalá hloubka vtisku kuželového vnikacího tělesa a alespoň pětkrát větší než trvalá hloubka vtisku ocelové kuličky. Na protilehlé straně zkušebního tělesa nesmí být po zkoušce patrny viditelné stopy deformace.

 

 

5:

ARA diagram

- udává počátky a konce rozpadu

 

ARA%20diagram%20eutektoidníARA diagram  eutektoidního složení

 

 

 

 

                                               Ps                    Pf

                                           

                                                 Pf=

                                                    Bs

 

                                                           Bf

 
 
 

 


               

 

 

 

 

Vk – kritická ochlazovací rychlost

Plynulým zvyšováním rychlosti měníme strukturu a tvrdost.

Vlivy pro diagramy ARA

Teplota,čas,rozpouštěné prvky,přechodové prvky..složení materiálu,hustota,….

 

ARA diagramy jsou proti IRA posunuty k delším časům a nižším teplotám.

 

 

6:

Tepelné zpracování oceli

Vlastnosti oceli lze v širokých mezích měnit pomocí tepelného zpracování. Přitom se mění zejména struktura oceli (někdy i chemické složení) a tak získáme ocel různé pevnosti, tvrdosti, houževnatosti a tvárnosti.

Prostředky, které jsou při tepelném zpracování oceli k dispozici, jsou:

1.     výška teploty, na kterou ocel ohřejeme

2.     doba setrvání na této teplotě

3.     rychlost ohřívání a zejména rychlost ochlazování

Základními druhy tepelného zpracování oceli jsou žíhání a kalení.

Normalizační žíhání. Cílem je obnovit původní strukturu oceli narušenou při předchozím tváření za studena nebo při tepelných operacích - válcování, kování apod. Ocel se zahřeje na teplotu o 30 - 50º C nad teplotu přeměny austenitu na ferit, setrvá se na této teplotě do vytvoření nových krystalů a potom se zchladí na vzduchu (normalizuje).

Žíhání na odstranění vlastních pnutí. Odstraňujeme jím napětí vzniklá při předchozím zpracování, např. napětí v okolí svarů ,u odlitků a pod. Ocel se zahřeje na 600 -650º C a v této teplotě se podrží (25 mm tlustý materiál asi 1 hod., jiné tloušťky úměrně) a nechá se pomalu vychladnout. Vlastní pnutí se při zvýšené teplotě odbourají plastickým přetvořením.

Rekrystalizační žíhání. Toto žíhání má odstranit zpevnění materiálu způsobené předchozím tvářením za studena. Oproti normalizačnímu žíhání zde nedojde k překrystalizaci, vzniknou ale nová zrna s jemnější strukturou.

Žíhání na měkko. Úkolem tohoto žíhání je změnit lamelární perlit na zrnitý, který je podstatně měkčí. Provádí se zahřátím na teplotu okolo 720º C a na této teplotě se setrvá 5 až 6 hodin. Ocel se zrnitým perlitem je měkká a dá se dobře opracovávat.

Kalení. Účelem kalení je dosáhnout u oceli zvýšení tvrdosti. Ocel se pomalu zahřeje do austenitového stavu, podobně jako u normalizačního žíhání a potom se rychle ochladí. Přesná výše kalící teploty závisí na chemickém složení oceli. Rychlým ochlazením oceli se zabrání návratu do původní krystalizační struktury. Vzniká nerovnovážná struktura, která je ve stavu vlastní napjatosti. Tento stav se navenek projevuje tvrdostí a křehkostí. Zakalená struktura má jehlicovitý vzhled a nazývá se martenzit. Kalením se zvyšuje pevnost a tvrdost, ale současně klesne tažnost a vrubová houževnatost.

K ochlazování se používá chladících látek s různou ochlazovací rychlostí. Nejrychleji a nejčastěji se ocel kalí ve vodě, zejména ocel uhlíková. Ochlazovací účinek vody lze zvýšit přidáním asi 5% soli, nebo snížit glycerinem. Pomalejší ochlazování se provádí ponořením do teplého či studeného oleje (hlavně u slitinových ocelí). Nejmírněji se chladí na volném nebo proudícím vzduchu.

Popouštění. Zakalená ocel se nachází v napjatém, nestabilním stavu - je křehká. Aby se tyto nepříznivé vlastnosti oceli zmírnili, je nutno ocel popouštět. Tento proces zahrnuje opětovné zahřátí zakalené oceli na popouštěcí teplotu, což je teplota vždy nižší než teplota překrystalizace ( spodní hranice přeměn), setrvání na této teplotě a následné ochlazení. Přitom přechází martenzit na stabilnější strukturu troostit, sorbit a perlit.

Kalení spolu s popouštěním se nazývá zušlechťování. Provádí se úmyslně,aby se získala ocel s vyšší pevností a dostatečnou houževnatostí. Úplně odstranit nerovnovážnou strukturu, která vznikla kalením, a získat rovnovážnou strukturu feriticko-perlitickou, je možné pouze normalizačním žíháním.

Patentování. Je to zvláštní druh zušlechťování, které se používá při výrobě drátů. Dráty válcované za tepla tloušťky 6 -12 mm se ohřejí na teplotu okolo 900º C a následně ochlazují v olověné (event.solné) lázni na teplotu 400 - 550º C. Po tomto ochlazení vzniká jemnozrnná sorbitická struktura vhodná pro tvarování za studena při protahování kalibračními provlaky při výrobě drátu. Tažení a popsané tepelné zušlechťování se v procesu výroby drátu může vícekrát opakovat, čímž se dosáhnou vysoké pevnosti patentovaného drátu.

Povrchové chemickotepelné zpracování se používá u součástí které mají zůstat houževnaté, ale jejich povrch má být co nejtvrdší (pancéřovaná ocel), např. ložiska a pod.

a)     cementování - je to nejpoužívanější způsob u nízkouhlíkových ocelí. Zvyšujeme jím obsah uhlíku v povrchové vrstvě součásti, čímž dosáhneme podobných vlastností jako při povrchovém kalení, neboť zvýšený obsah uhlíku umožní dobré zakalení povrchové vrstvy. Cementování probíhá např. v plynném prostředí obsahujícím uhlík - oxid uhelnatý a pod., při teplotě 850 - 930º C.

b)    nitridování - povrch součásti je nasycen  dusíkem. Nitridování se provádí jen u slitinové (legované) oceli obsahující hliník, chróm a vanad. Na povrchu oceli dusík s těmito prvky vytváří velmi tvrdé nitridy. Vytvoření nitridované vrstvy trvá asi 30 - 50 hodin. Vzniklá vrstva je velmi tvrdá a tvrdost již nelze odstranit. Nevýhodou je, že proces je zdlouhavý a drahý.

7:

 

Souvisí s otázkou 6

 

8:

Souvisí s otázkou 6

 

 

9:

Eutektoidní  přeměna:

          Heterogenní přeměna s přenosem hmoty na dlouhou vzdálenost

          Aktivovaný tepelný růst probíhající při izo- i anizotermickém rozpadu vysokoteplotní fáze

          Nukleace probíhá na hranicích zrn austenitu, vzniklý zárodek roste směrem do středu zrna austenitu.

          Zárodek ochuzuje nebo obohacuje austenit uhlíkem čímž vytváří příznivé podmínky pro nukleaci druhé fáze.

 

 

10

 

Zkouškou zjišťujeme hodnoty, které jsou nezbytně nutné pro pevnostní výpočty strojů a konstrukcí a k ověření hodnot mechanických vlastností materiálů, dodávaných z výrobních závodů ke zpracování do strojírenských závodů. Tato zkouška patří k nejpoužívanějším v technické praxi.

Při zkoušce sledujeme chování materiálu za působení klidných, plynule a spojitě se měnících sil, bez rázů, při současném zjišťování závislosti mezi působící silou a deformací zkušební tyče (vzorku). Zatěžování zkušebního tělesa pokračuje plynule až do jeho přetržení.

Zkušební tyč o průřezu So (mm2) a měřené délce 1o (mm) je zatěžována plynule vzrůstající silou F (N) ve směru své osy. Tím se prodlouží z původní délky 1o na délku 1o hodnotu 1 = 1-1o. Také původní průřez So se změní (zmenší) na průřez S. Zatěžující síla F vyvodí v tyči tzv. normální napětí d0    , které je vyjádřeno vztahem: Toto napětí je tzv. smluvní neboť se vztahuje na původní plochu průřezu So. Vedle toho rozlišujeme tzv. skutečné napětí    , které je vztaženo na skutečnou plochu průřezu S v libovolném okamžiku zkoušky ve kterém se počáteční plocha průřezu So zmenšila na S:

Výsledkem je mez pevnosti v tahu a tažnost..