-
Šta su krive hlađenja ? Nacrtati krivu hlađenja za jednokomponentni sistem.
-
Šta su dijagrami stanja ?
-
Definisati pojam čvrstog rastvora. Koje vrste čvrstih rastvora postoje?
-
Nacrtati eutektički dijagram stanja legura čije se komponente međusobno ne rastvaraju, naznačiti
fazna polja, likvidus i solidus linije i napisati eutektičku reakciju. Za jednu podeutektičku leguru
snimiti krivu hlađenja, izračunati količinu faza i mikrokonstituenata na sobnoj temperaturi. Objasniti
tok kristalizacije eutektičkih i nadeutektičkih legura.
-
Nacrtati dijagram stanja legura sa potpunom rastvorljivošću komponenti u čvrstom stanju. Za jednu
leguru snimiti krivu hlađenja. Objasniti tok kristalizacije.
-
Nacrtati eutektički ravnotežni dijagram stanja legura sa ograničenom rastvorljivošću komponenti u
čvrstom stanju. Za podeutektičku leguru snimiti krivu hlađenja i objasniti tok kristalizacije.
-
Nacrtati peritektički dijagram stanja legura sa ograničenom rastvorljivošću komponenti u čvrstom
stanju. Nacrtati krivu hlađenja i objasniti tok kristalizacije.
1
Prof.dr Darko R. Bajić
Krive hlađenja
Zahvaljujući pravilu faza, za neki metal ili njegovu leguru, može se na jednoznačan način konstruisati
kriva hlađenja/zagrijavanja.
Kriva hlađenja/zagrijavanja predstavlja grafičku zavisnost promjene temperature i vremena u uslovima
ravnoteže.
0
Temperatura, °C
Temperatura, °C
0
1'
1
1
2
2
2'
3
Vrijeme
Kriva hlađenja čistog metala
Vrijeme
Kriva hlađenja legure
2
Prof.dr Darko R. Bajić
Dijagram stanja
Dijagram stanja je grafički prikaz promjene stanja sistema u zavisnosti od temperature i koncentracije
pod pretpostavkom da je pritisak konstantan.
Kod dvokomponentnih sistema dijagram stanja je: na apcisi se nanosi koncentracija komponenti, a na
ordinati temperatura.
U zavisnosti od reakcije koje mogu da nastanu između komponenata u čvrstom stanju razlikuju se tri
osnovna tipa dijagrama stanja:
S sa potpunom nerastvorljivošću komponenata u čvrstom stanju
S sa potpunom rastvorljivošću komponenata u čvrstom stanji
S sa delimičnom rastvorljivošću komponenata u čvrstom stanju.
3
Prof.dr Darko R. Bajić
Dijagram stanja legura sa potpunom nerastvorljivošću komponenti u čvrstom stanju (mehanička
smješa čistih komponenti)
Iz tečne faze potpuno rastvorenih komponenti dobija se smješa kristala čistih metala (Pb-Sb, Sn-Zn, AlSn).
Eutektička tačka određuje eutektički sastav i eutektičku temperaturu.
Eutektička temperatura (najniža temperatura je minimalna temperatura na kojoj je legura još uvijek i
isključivo u tečnoj fazi) = 183 °C
Eutektička reakcija: fazna transformacija koja se odvija pri konstantnoj temperaturi, a produkt je
smješa finih kristala (komponenta A + komponenta B) nazvanih eutektikum.
Eutektička temperatura
α-čvrsti + β-čvrsti rastvor
Tečna faza
Sporo hlađenje
Podeutektička legura je lijevo od eutektičke tačke.
Nadeutektička legura je desno od eutektičke tačke.
4
Prof.dr Darko R. Bajić
Tečna faza +Pb
L1
0
Tečna faza
1
L3
0
L2
1
2
2'
2
2
Pb+(Pb+Sn)
3
3
Vrijeme
3
2
3
2
Sn+(Pb+Sn)
3
Temperatura, °C
0
Pb+Sn
Temperatura, °C
1
Tečna faza +Sn
1
2
2'
3
Vrijeme
5
Prof.dr Darko R. Bajić
Temperatura, °C
Temperatura, °C
Dijagram stanja legura sa potpunom rastvorljivošću komponenti u čvrstom stanju
komponenti
0
A
1
1'
0
Tečna faza
0
1
2
2'
čvrsta faza
B
2
3
Vrijeme
1
1'
2
Vrijeme
6
Prof.dr Darko R. Bajić
0
0
0
A'
Tečna faza (L)
1
B'
1
2
L+α
α
1
D
2
2
α
3
L+β
A
Vrijeme
0
10 20
1
C
2
2'
β
3
4
0
E
α+β
α+βII
4
Temperatura, °C
Temperatura, °C
Dijagram stanja legura sa ograničenom rastvorljivošću komponenti u čvrstom stanju
(α
α+β)+βII
β +(α
α+β)
3
B
3
30 40 50 60 70 80 90 100
Vrijeme
%B
RE = αD + βC
Pb-Sb - sistem
Prof.dr Darko R. Bajić
7
Određivanje sastava faze
Ako je postavljena tačka u dijagramu temperatura-sastav legure u prostoru jedne faze (L ili α) –
sastav faze jednak je sastavu legure.
Ako je postavljena tačka u dijagramu temperatura-sastav legure u prostoru dvije faze (L+α) – sastav
faza je složeniji.
Čvrsti rastvor
42%Cu, 58%Ni
Temperatura, °C
Tečna faza
Sastav tečna faza
58%Cu, 42%Ni
1288
Sastav faze određujemo korišćenjem
linija povezivanja
Čvrsta faza
1082
0
100
42
58
50
50
58
42
100 Cu
0 Ni
Maseni sastav, %
8
Prof.dr Darko R. Bajić
Određivanje količine faze
Računski dobijano relativni odnos faza u leguri za datu temperaturu.
Ako je postavljena tačka u dijagramu temperatura-sastav legure u prostoru jedne faze (L ili α) – legura
se sastojiod 100% te faze:
- tačka A – 100% čvrste faze
- tačka B – 100% tečne faze
Tačka O
Tečna faza
- Količinu svake faze određujemo pravilom poluge
Temperatura, °C
1350
1288
B
M
O
N
1200
A
Čvrsta faza
0
100
1082
42
50
50
58
100 Cu
0 Ni
Maseni sastav, %
9
Prof.dr Darko R. Bajić
10
Prof.dr Darko R. Bajić
- Nacrtati Fe-Fe3C dijagram stanja.
- Na Fe-Fe3C dijagramu stanja naznačiti čelike sa 0,16%C; 0,5 %C; 0,8 %C i 1,5 %C.
Snimiti njihove krive hlađenja, dati tok kristalizacije i objasniti strukturu.
- Na sobnoj temperaturi izračunati količine faza i mikrokonstituenata datih čelika.
11
Prof.dr Darko R. Bajić
Podjela čelika prema hemijskom sastavu:
Ugljenični (nelegirani) čelici
Legirani čelici
Faze koje se javljaju u sistemu Fe-C:
Rastop - tečna faza neke legure
Čvrsti rastvori ugljenika u polimorfnim modifikacijama željeza nastaju na principu ulaganja
atoma ugljenika u rešetku rastvarača.
Ferit je čvrsti rastvor ugljenika i drugih primjesa u PZK (prostorno centriranoj kubnoj
rešetki željeza):
(α - ferit) (nisko temperaturni ferit sa maksimalnom rastvorljivošću ugljenika od
0.025%)
δ - ferit (visoko temperaturni ferit sa maksimalnom rastvorljivošću ugljenika do
0.1%).
Austenit je čvrsti rastvor ugljenika i drugih primjesa u γ-željezu koje ima PZK
(površinski centriranu kubnu rešetku) sa maksimalnom rastvorljivošću ugljenika u
željezu od 2,06% na 1147°C.
Cementit ( Fe3C) je jedinjenje željeza sa ugljenikom u kome je sadržaj ugljenika 6,67% i
ima složenu romboedarsku strukturu ugljenika.
Grafit koji se obrazuje u Fe-C legurama.
12
Prof.dr Darko R. Bajić
R(L)
C
F
γ+Fe3C
α+Fe3C
0.8
0.16 0.5
1.5
13
Prof.dr Darko R. Bajić
Podeutektoidni čelik
Tečna faza R(L)
δ+R(L)
δ
δ+R(L)γ
γ
Temperatura, °C
γ+δ
γ
Mikrostruktura
podeutektoidnog čelika:
ferit-perlit (500x)
α+γ
γ α + Fe3C
α + perlit(α + Fe3C)
0.16
Vrijeme
14
Prof.dr Darko R. Bajić
Podeutektoidni čelik
Tečna faza R(L)
Temperatura, °C
δ+R(L)
δ
δ+R(L)γ
γ
γ +|R
γ
Mikrostruktura
podeutektoidnog čelika:
ferit-perlit (500x)
α+γ
γ α + Fe3C
α + perlit(α + Fe3C)
0.5
Vrijeme
15
Prof.dr Darko R. Bajić
Eutektoidni čelik
Tečna faza R(L)
Temperatura, °C
R(L)
γ + R(L)
γ
Mikrostruktura: lamelarni perlit
(500x)
γ α + Fe3C
Perlit (α + Fe3C)
2000x
0.8
Vrijeme
16
Prof.dr Darko R. Bajić
Nadeutektoidni čelik
R(L)
Temperatura, °C
Tečna faza R(L)
γ + R(L)
γ
γ + Fe3C''
Mikrostruktura: svetlo cementit, tamno - lamelarni
perlit (1000x)
γ α + Fe3C
Perlit (α + Fe3C)+Fe3C''
1.5
Vrijeme
17
Prof.dr Darko R. Bajić
z
[112]
2/3
[213]
1/2
y
[221]
1/3
x
[212]
18
Prof.dr Darko R. Bajić
z
2/3
u
C
B
A
y
x
19
Prof.dr Darko R. Bajić
Download

Nacrtati krivu hlađenja za jednokomponentni sistem.