+A vas-szén ötvözetek különböző összetételnek megfelelően különböző nevű anyagszerkezetek alakulnak ki.
Ezek a következők lehetnek:
A szénnek fémekkel alkotott vegyületét karbidoknak nevezik. Vas a szénnel vaskarbidot képez, más néven cementitet. A vaskarbid 6,67% szén (C) tartalmú vegyület.
Az ausztenit intersztíciós g szilárd oldat, amit Austen német fizikusról neveztek el. Az ausztenit korlátozottan oldja a szenet hőmérséklettől függően. A maximális szénoldó képessége 1147 celsius fokon van, ekkor 2,06 % szenet képes oldatban tartani.
A ferrit igen kis széntartalmú rácsszerkezetű szilárd oldat. A ferrit korlátozottan oldja a szenet hőmérséklettől függően. A maximális szénoldó képessége 723 celsius fokon van, ekkor 0,025% szenet képes oldatban tartani.
Az eutektikum kialakulásának feltételei:ha az ömledék széntartalma 4,3% valamint 1147 celsius fok hőmérsékletű, akkor ledeburitról beszélünk (Ledebur angol kutató nyomán). A ledeburit heterogén szerkezetű összetett szövetelem, amely a eutektikum cementitjében eloszlott ausztenit krisztallitok találhatóak.
A vas-szén állapotábrában az eutektoidos szövetszerkezetet perlitnek nevezik.
Ausztenit-Perlit átalakulás
Ausztenit perlit átalakulás
A g szilárd oldatban bármekkora volt korábban a C-tartalom a korlátozott oldás következtében 728 C on 0,8% ra csökken azáltal, hogy szén válik ki, amiből másodlagos cementit jön létre.
Amikor az eutektoidos átalakulás feltételei fennállnak, az ausztenit krisztallitok határa mentén belülről cementit csírák jelennek meg, de nem azért, mert tovább csökkent volna a szénoldó képesség, hanem mert ez az első lépés az eutektoiddá válásnak. A cementit csírák az átalakulás során lemezekké fejlődnek, amelyek széntartalma 6,67%, tehát hogy a 0,8% ausztenitben kialakulhassanak, több szénre van szükség. Zárt rendszerről lévén szó, ez a szénmennyiség csak a krisztallitból áll rendelkezésre, aminek hatására a cementit lemez környékén a szilárd oldat kezd elszéntelenedni. Amikor a széntartalom lecsökken 0,025%-ra , a szilárd oldat lapközepes köbös szerkezete térközepes köbössé alakul, végbemegy a g-a átalakulás a cementit lemezek között. A folyamat végére homogén szilárd oldatból egy heterogén szerkezetű, cementit és ferrit lemezekből álló eutektoid alakul ki. A cementit lemezek addig növekedhetnek, míg egy másik cementit lemezzel össze nem érnek. Cementitből szén nem diffundálhat másik lemezbe.
Vas-szén ötvözetek metastabilis rendszer szerinti állapotábrája
A vas-szén ötvözetek 1 oC/min hűtési sebesség esetén a metastabilis rendszer szerint kristályosodnak. A kétalkotós szövetrendszert csak a 6,67% C-tartalomig érdemes felrajzolni, mivel a gyakorlatban csak eddig használjuk az ötvözetet, és itt már 100% vaskarbid található.
Az ábra bal felső részén egy peritektikus átalakulásra utaló rész található, amellyel most részletesen nem foglalkozunk.
Vizsgáljuk meg a vas-vaskarbid állapotábrát egy-egy jellemző ötvözettípusának átalakulását ömledék állapottól a szobahőmérsékletig történő hűtés során!
A q1 hipereutektikus öntöttvas összetételnek megfelelő ötvözet hűtése során a következőket lehet leolvasni az állapotábráról: A T1 hőmérsékletet elérve a hűtés során megkezdődik a kristályosodás. A Tx hőmérsékleten berajzolva a karokat leolvasható, hogy az X’X karnak megfelelő mennyiségű szilárd oldat („elsődleges” I cementit) és még az XX’’ karnak megfelelő ömledékből áll az ötvözet. A fordított karszabály szerint az ömledék f% C-tartalmú és 6,67% C-tartalmú cementit keletkezik. Tovább hűtve az ötvözetet egyre több cementit válik ki az ömledékből csökkentve annak C-tartalmát, ez egészen a T2 hőmérsékletig folytatódik. Ezen a hőmérsékleten az ömledék széntartalma és hőmérséklete éppen ez eutektikumnak megfelelő, ezért átalakul ledeburittá. Tovább hűtve az ötvözetet már lényeges szövetszerkezeti átalakulás nem történik. A q1-es összetételnek megfelelő ötvözet tehát szobahőmérsékleten I cementitből és ledeburitból áll.
A q2 hipoeutektikus öntöttvas összetételnek megfelelő ötvözet hűtése során a következőket lehet leolvasni az állapotábráról: A T1 hőmérsékletet elérve a hűtés során megkezdődik a kristályosodás. A Tx hőmérsékleten berajzolva a karokat leolvasható, hogy az X’X karnak megfelelő mennyiségű ömledék, és még az XX’’ növekvő karnak megfelelő ausztenitből áll az ötvözet. A fordított karszabály szerint az ömledék ö% C-tartalmú és A% C-tartalmú ausztenit keletkezik. Elérve a szolidusz hőmérsékletét (2. pont), az sz karnak megfelelő mennyiségű ausztenit mellett még maradt f karnak megfelelő mennyiségű ömledék. Ennek összetétele a vizsgált hőfokon éppen 4,3%-ra nőtt, így az ömledék nem hűl tovább, amíg eutektikummá nem alakul. Tovább hűtve az eutektikum 723 oC-on belső átalakuláson megy keresztül, de jelentősen nem változik a szerkezete. Az ausztenit szénoldó képessége a hőmérséklet csökkenéssel együtt csökken. A hűtés során elérve a Ty hőmérsékletet a korlátozott oldás miatt az ausztenitből szén fog kiválni. Ez úgy megy végbe, hogy a korlátozott oldás következtében feleslegessé vált szén atomjai a szilárd oldatból diffúziós folyamat során a krisztallitok határára vándorolnak, és ott cementitet képeznek. A cementit mennyisége az YY” karral lesz arányos, a keletkező cementitet másodlagos (szekunder) cementitnek nevezzük. A cementit kiválás hatására az ausztenit széntartalma lecsökken 0,8%-ra 723 oC-on. Ha ez a két feltétel teljesül, akkor állandó hőfokon eutektoiddá, perlitté alakul. A hipoeutektikus öntöttvas szobahőmérsékleten ledeburitból, II. cementitből és perlitből áll.
A q3 hipereutektikus acél összetételnek megfelelő ötvözet hűtése során a következőket lehet leolvasni az állapotábráról: A T1 hőmérsékletet elérve a hűtés során megkezdődik a kristályosodás. A Tx hőmérsékleten berajzolva a karokat leolvasható, hogy az X’X karnak megfelelő mennyiségű ömledék, és még az XX’’ növekvő karnak megfelelő ausztenitből áll az ötvözet. Az ausztenit széntartalmát a fordított karszabály alapján A%-nál olvashatjuk le, az ömledékét az f%-nál. Az ausztenit kristályosodása következtében az ömledék szénben dúsul, és tart a 4,3%-hoz, de még mielőtt megközelítené azt, T2 hőfokon elérve a szoliduszt, az ömledék elfogy. Az egész ötvözetmennyiség ausztenit formájában megszilárdul. A hűtés során T3 hőmérsékleten metszi az ötvözetjelző SE korlátozott oldhatósági vonalat. Megindul a szén diffúziója a krisztallitok határára II. cementit formájában. A Ty hőmérsékleten már az Y’Y karnak megfelelően keletkezik a II. cementit, míg az ausztenit mennyisége az YY” kar nagyságával arányos. Ennek eredményeként az ausztenit széntartalma és a hűtés hatására a hőmérséklete tart az eutektoidos átalakuláshoz megfelelő érték felé. 723 oC–on végbemegy az ausztenit-perlit átalakulás. További hűtés során már nem történik szerkezeti átalakulás az anyagban. Tehát szobahőmérsékleten a hipereutektoidos acél perlitből és II. cementitből áll.
A q4 hipoeutektikus acél összetételnek megfelelő ötvözet hűtése során a következőket lehet leolvasni az állapotábráról: A T1 hőmérsékletet elérve a hűtés során megkezdődik a kristályosodás. Lehűtve az ötvözetet Tx hőfokra a karok végpontjának segítségével megállapítható, hogy a megszilárduló anyag ausztenit. Mennyiségi arányuk a karszabály alapján határozható meg. Az egész anyagmennyiség ausztenitté szilárdul meg, mert az összes szenet oldatban tudja tartani. A T3 hőmérsékleten az ötvözetjelző vonal metszi a GS állapotábra vonalat, ahol a-g átalakulás kezdődik. A Ty hőmérsékleten már YY” karral arányos mennyiségben keletkezik ferrit, és még maradt Y’Y karral arányos mennyiségű ausztenit található. A ferrit széntartalma f% és az ausztenit széntartalma A%, ami tart az eutektoidos (0,8%) összetételhez. A T4 hőfokot elérve a ferrit mennyisége az F karral arányos az ausztenit mennyisége az A karral összetétele pedig elérte az eutektoidos összetételt. Az ötvözet addig nem hűl tovább, míg az ausztenit teljes egészében perlitté nem alakul át. A perlit, mint eutektoid, kötött összetételű ötvözet szobahőmérsékletig hűlve nem változik. A ferrit szénoldó képessége éppen a maximális, ezért továbbhűtve az ötvözetet III. cementit (tercier cementit) válik ki, így a ferrit széntartalma lecsökken 0006%-ra szobahőmérsékleten. Tehát a hipoeutektoidos acél szobahőmérsékleten perlitből, ferritből és III. cementitből áll.
Ha az ötvözetjelző vonal 0,006-0,025% C-tartalom közzé esik, akkor az ötvözetjelző vonal nem metszi a PQ vonalat. Ez azt jelenti, hogy eutektoid nem keletkezhet, nem volt hozzá elegendő szén. A ferrit oldatban tudja tartani a teljes szén mennyiséget egészen a T5 hőfokig ahol elkezdődik a III. cementit kiválása. Tehát a 0,006-0,025% C- tartalmú acél szobahőmérsékleten ferritből és III. cementitből áll.
Ha az ötvözet széntartalma kevesebb, mint 0,006%, akkor az ötvözetjelző vonal egyáltalán nem metszi a PQ vonalat. Tehát a 0,006%-nál kevesebb szenet tartalmazó ötvözet szobahőmérsékleten homogén ferritből áll.
remélem segítettem
This post was edited by rapiddani on Jan 10 2017 04:01pm
Guests cannot view or vote in polls. Please register or login.