Email: mhorakova @ pf.jcu.cz Tel: 387 77 3057

1. Ohřev a ochlazování čistých kovů a slitin. Diagramy Fe-Fe3C, Fe-C, Rovnovážné binární diagramy, IRA, ARA Email: mhorakova@pf.jcu.cz Tel: 387 77 3057

2. Rovnovážné stavy systémů SLITINA – vzniká sléváním dvou a více prvků, z nichž alespoň jeden je kov. Slitina složena z různého počtu SLOŽEK = chemicky čistá látka, prvek nebo sloučenina. Účastní se chemických reakcí, ale nemění se. STAV – plynný, kapalný, pevný – v závislosti na teplotě. SOUSTAVA – útvar oddělený od okolí FÁZE – homogenní oblast heterogenní soustavy oddělena rozhraním, na kterém se její vlastnosti mění skokem. MTDIII 2

3. Gibbsův zákon fází POČET STUPŇŮ VOLNOSTI = počet nezávislých změn, které jsou soustavě povoleny, aniž by se změnil počet fází. v = n – f + 2 POČET STUPŇŮ VOLNOSTI POČET SLOŽEK POČET FÁZÍ TZK a MTDIII 3

4. Čistý kov – ohřev a ochlazování Teplo vnitřní E kovu Mění se kinetická E částic Urychlení pohybu atomů Přerušení vazeb mezi částicemi Ztráta tvaru kovu tavení Latentní teplo 4

5. Slitiny kovů Tři formy slitiny: Chemické sloučeniny Tuhé roztoky Mechanické směsi TUHÉ ROZTOKY: substituční intersticiální 5

6. Slitiny kovů Ochlazování a ohřev slitin se liší od těchto dějů u čistých kovů! Tavení a krystalizace neprobíhají za jedné teploty, ale v rozmezí teplot (vyjma eutektických slitin). 6

7. Rovnovážné diagramy slitin Grafické znázornění závislosti teploty začátku a konce tavení, resp. krystalizace Konstrukce z výsledků experimentálních měření 7

8. RBD – základní pojmy A, B – čisté kovy a – tuhý roztok alfa – Bje rozpuštěné v A b – tuhý roztok beta = A je rozpuštěné v B Likvidus – křivka počátku krystalizace Solidus – křivka konce krystalizace Krystalizace – fázová přeměna látky z kapalného do tuhého stavu 8

9. Pákové pravidlo Pákové pravidlo – určuje složení krystalů během krystalizace, které se mění !!! ODVRÁCENÁ STRANA PÁKY KU CELKU 9

10. Rovnovážné diagramy slitin RBD – rovnovážný binární diagram 1. RBD s absolutní rozpustností v tuhém stavu 2. RBD s absolutní nerozpustností v tuhém stavu 3. RBD s částečnou rozpustností v tuhém stavu 10

11. RBD absolutní rozpustností v tuhém stavu 11

12. RBD s absolutní nerozpustností v tuhém stavu 12

13. RBD s částečnou rozpustností v tuhém stavu 13

14. ŽELEZO Železo je polymorfní kov, který se vyskytuje ve více modifikacích.

15. SOUSTAVA železo - uhlík Uhlík se v této soustavě může vyskytovat ve dvou variantách: jako chemická sloučenina karbid železa Fe3C s hmotnostním obsahem uhlíku 6,687 % označovaná jako cementit jako čistý uhlíkve formě grafitu První variantu označujeme jako soustavu metastabilní (karbid lze ještě rozložit), druhou jako soustavu stabilní.

16. Soustava Fe – Fe3C (metastabilní) Stabilní složkou této soustavy je cementit. Rovnovážný diagram je složen na straně železa z diagramu s omezenou rozpustností v tuhém stavu, na straně cementitu s naprostou nerozpustností. (Vysokoteplotní omezenou rozpustnost s peritektickou přeměnou můžeme zanedbat). V soustavě se vyskytují ještě další překrystalizace (eutektoidní)

17. RBD metastabilní soustavy železo – karbid železa (Fe-Fe3C) TZK a MTDIII 17

18. Rovnovážné diagramy technického železa Ferit = intersticiální tuhý roztok uhlíku v Fea Austenit = intersticiální tuhý roztok uhlíku v Feg Cementit = karbid železa Fe3C (primární, sekundární, terciální) Perlit = směs feritu a cementitu Ledeburit = směs austenitu a cementitu 18

19. Eutektoidní bod – co to je? Za těchto podmínek (teplota 727°C a koncentrace uhlíku 0,77 %) dochází k rozpadu austenitu. Bod v diagramu se označuje jako eutektoidní, stejně tak jako produkt rozpadu se označuje jako eutektoid. Eutektoidní rozpad tuhého roztoku může existovat i v jiných soustavách. Vždy je produktem směs dvou různých typů krystalů Eutektoidní bod

20. RBD metastabilní soustavy železo – karbid železa (Fe-Fe3C) 20

21. Analogie RBD Fe-Fe3C a Fe-C PERLIT~GED (grafitový eutektoid) LEDEBURIT~GEM (grafitové eutektikum) CEMENTIT~GRAFIT 21

22. Princip tepelného zpracování teplota prohřev ochlazení ohřev čas Charakterizován: Rychlost a průběh ohřevu Výška teploty ohřevu Doba prohřevu Rychlost ochlazování 22

23. Tepelné zpracování oceli • Řízená difúze atomů v materiálu. • Difúze podporována (ŽÍHÁNÍ) • Difúze potlačována (KALENÍ) • Dle výšky teploty ohřevu • Bez překrystalizace • S překrystalizací 23

24. Rozpad austenitu – IRA, ARA Ohřev nad teplotu A1 a následné ochlazení. Rychlé ochlazení – difúzní děje POTLAČENY Pomalé ochlazení – difúzní děje PODPOŘENY IZOTERMICKÝ ROZPAD AUSTENITU - IRA ANIZOTERMICKÝ ROZPAD AUSTNITU - ARA 24

25. Fázové přeměny Nová kolonie perlitu Cementit Ferit Cementit Austenit Austenit Austenit (a) (b) (c) PERLITICKÁ PŘEMĚNA Přeměna Ausenitu na Perlit nebo Bainit =FegFea Tvorba perlitu začíná nukleací první destičky feritu nebo cementitu na hranicích zrn austenitu. (a) Pokud je to Cementit, ochudí se Aust. v bezprostředním okolí o C a v dalším okamžiku vzniknou dvě lamely Feritu (b). To vede opět k ochuzení Aust. o C a tím vzniku opět lamel Cementitu (c). Tento děj se opakuje. 25

26. Fázové přeměny Obr.: Schéma tvorby bainitu ve středně uhlíkové oceli: a) vznik horního bainitu, b) vznik dolního bainitu; α – bainitický ferit; γ austenit; K – karbid ε, popř. cementit. BAINITICKÁ PŘEMĚNA Bainit = nelamelárníferiticko-karbidická směs 26

27. Fázové přeměny MARTENZITICKÁ PŘEMĚNA Bezdifúzní přeměna! Přesycený tuhý roztok uhlíku v Fea Při velmi rychlém ochlazení na nízké teploty je difúze C z mřížky Austenitu potlačena. Není dostatek času a C zůstává uzavřen v mřížce Fea(deformace mřížky a velké vnitřní pnutí) 27

28. Rozpad austenitu °C O A1 A’ B IRA A B’ ARA čas °C O austenit Ac1 I A II B austenit + perlit III perlit IV V VI čas (log. stupnice) 28

29. Izotermický rozpad austenitu Ps = Perlit start Pf = Perlit finish Bf = Bainit start Bs = Bainitfinish Ms = Martenzit start Mf = Martenzit finish!! Cs = Cementit start Cf = Cementit finish Fs = Ferit start Ff = Ferit finish 29

30. Podeutektoidní ocel Acm A3 A1 A3 A1 30

31. Nadeutektoidní ocel Acm A3 A1 Acm A1 31

32. Použitá literatura http://ljinfo.blogspot.cz/

33. Děkuji za pozornost