Náuka o materiáloch I - Stručný prehľad PDF

Náuka o materiáloch I stručný prehľad Základné kryštálové mriežky Braggova rovni...

Náuka o materiáloch I stručný prehľad Základné kryštálové mriežky Braggova rovnica Pracovný diagram zo statickej skúšky ťahom Ozn. K6 K8 K12 H12 λ = 2 · d · sin Ɵ Fm Fm λ - vlnová dĺžka F [N] F [N] d - medzirovinná vzdialenosť Fe Ɵ - uhol žiarenia Fp0,2 Obr. Hookov zákon Kubická Kubická Hexagonálna R = E ·ε Kubická ΔL [mm] ΔL [mm] Náz. priestorovo plošne s najtesnejším R – napätie 0,2% Lo primitívna centrovaná centrovaná usporiadaním E - Youngov modul pružnosti Húževnatý materiál s Pevný materiál s doho- Z 6 8 12 12 ε - pomerné predĺženie výraznou medzou klzu vorenou medzou klzu n 1 2 4 6 a a √3 a √2 a Charpy: 10 x 10 x 55 mm Základné veličiny zo skúšky ťahom r V-vrub U-vrub Fe 2 4 4 2 Medza klzu Re = [MPa] So Vzap. 52% 68% 74% 74% Fp0,2 Dohovorená medza kl. Rp0,2 = [MPa] Vrst. AAAA ABAB ABCA ABAB So h = 2 mm h = 5 mm Fm a=b=c a=b=c a=b=c a=b ≠ c r = 0,25 mm r = 1 mm Pevnosť v ťahu Rm = [MPa] Par. So α=β=γ=90° α=β=γ=90° α=β=γ=90° α=β=90° ; γ=120° α = 45° š = 2 mm Lu-Lo Ťažnosť A= · 100 [%] Normalizované indentačné skúšky tvrdosti Lo So-Su Metóda Indentor Miera tvrdosti Vtlačok Normálne podmienky Zápis Použitie Zúženie Z= · 100 [%] So D=10mm guľôčka d1 Skúšobné tyče pre skúšku ťahom Brinell veľkosť vtlačku F=3000kp HBW D/F/t mäkké mat. D= 1 2 2,5 5 10 mm d2 t=10s krátke Lo = 5 · d o pravidelný štvorboký F=30kp mäkké aj valcové do Vickers veľkosť vtlačku u1 HV F/t dlhé Lo = 10 · do diamantový ihlan 136° t=10s tvrdé u2 A: diam. kužeľ 120° A: F= 60kp HRA A: vrstvy krátke Lo = 5,65 · ao · bo ploché bo Rockwell B: oc. guľôčka 1,58mm hĺbka vtlačku h B: F= 100kp HRB B: mäkké C: diam. kužeľ 120° C: F= 150kp HRC C: tvrdé ao dlhé Lo = 11,3 · ao · bo Základné izotermické premeny Bodové poruchy RBD a pákové pravidlo T[°C] Tvar RBD Typ Vstup do reakcie Produkt reakcie Čiara premeny mn. Tav. |XY|Cz PMF = = mn. α |YZ|Cx Tav. Eutektická Tavenina Eutektikum Eutektikála Tavenia T γ A X Z Eutektoidná Tuhá fáza Eutektoid Eutektoidála Bez poruchy Y δ +Tav. α + Tav. Peritektická Tav. + tuhá fáza nová tuhá fáza Peritektikála α T α +β B Peritektoidná Dve tuhé fázy nová tuhá fáza Peritektoidála Cx C Cz o A %B B RBD – rovnovážny binárny diagram (doplniť aj popis osí a oblastí) Interstícia s úplnou nerozp. v tekutom stave a úpl. nerozpust. v tuhom stave Krivky chladnutia Teplota a úpl. rozp. v tuhom stave TA T TL L a úpl. nerozp. v tuhom stave Substitúcia TS TE TE s úplnou rozp. v tekutom stave bez zmeny rozpust. a obmedzenou rozp. v tuhom stave, so zvyšovaním rozpust. so znižovaním rozpust. Vakancia Čas Krivky z mechanických skúšok Gibbsovo fázové pravidlo V = Z - F + 1 KV [J] V - počet stupňov voľnosti σa[MPa] Deformácia [%] K12 Z - počet zložiek F - počet fáz K8 1 - platí pre konštantný tlak III σNx σc II I Plošný podiel fázy Nx Log (N) TT Teplota [°C] n Čas [hod] A = · 100 [%] Wöhlerova krivka únavy Vidalova krivka prechodovej teploty Krivka tečenia (creep) N n - počet bodov patriacich fáze IRA: Izotermický rozpad austenitu - ochladzovanie s konštantnou teplotou výdrže N - počet všetkých priesečníkov Teplota [°C] Teplota [°C] Teplota [°C] A3 Am Fs Cs Plošný obsah uhlíka A1 A1 A1 n Ps Pf Ps Pf Ps Pf Oc = · 0,77 [hm.% C] N Bs Bf Ms Bs Bf Ms Bs Bf Ms n - počet bodov patriacich perlitu Mf N - počet všetkých priesečníkov Log (t) Log (t) Log (t) Oceľ s podeutektoidnou koncentráciou Oceľ s eutektoidnou koncentráciou Oceľ s nadeutektoidnou koncentráciou © Matej Paš ák 2024 Fáza je mikrooblasť s rovnakými chemickými, mechanickými, technologickými a fyzikálnymi vlastnosťami, ktoré sa na hranici s iným typom fázy menia skokom. Eutektikum je mechanická zmes dvoch fáz, ktorá vzniká pri ochladzovaní z taveniny, pri konštantnej teplote za určitý čas. Eutektoid je mechanická zmes dvoch fáz, ktorá vzniká pri ochladzovaní z jednej tuhej fázy, pri konštantnej teplote za určitý čas. Difúzia je samovoľný pohyb atómov v pevnej látke, na vzdialenosť väčšiu ako je medziatómová. Výrazne závisí od teploty. Austenitizácia je ohrev feriticko-cementitickej mikroštruktúry, cieľom ktorého je získať homogénny austenit. Tvrdosť je odpor materiálu voči vnikaniu cudzieho telesa do jeho povrchu. Kalenie je proces tepelného spracovania, cieľom ktorého je dosiahnuť zvýšenie tvrdosti, získaním martenzitu alebo bainitu. Po martenzitickom kalení nasleduje popúšťanie Kaliteľnosť je schopnosť materiálu zvýšiť kalením tvrdosť, ktorá závisí najmä od obsahu uhlíka. Ocele do 0,2 hm.%C sú nekaliteľné. Prekaliteľnosť je schopnosť materiálu získať po kalení určitú tvrdosť do určitej hĺbky pod povrchom. Popúšťanie je proces tepelného spracovania, pri ktorom sa materiál ohreje na teplotu pod A 1 s cieľom zníženia tvrdosti a uvoľnenia napätí po predchádzajúcom kalení. Zošľachťovanie je proces tepelného spracovania, kedy po kalení na martenzitickú štruktúru nasleduje vysokoteplotné popúšťanie. Opotrebenie: adhézne, abrazívne, erozívne, kavitačné, vibračné (fretting), kontaktná únava (pitting). Žíhanie je proces tepelného spracovania, cieľom ktorého je vytvoriť stav materiálu blízky rovnovážnemu stavu. Martenzit je presýtený tuhý roztok uhlíka v železe α, ktorý má tetragonálnu kryštálovú mriežku. Chemicko-tepelné spracovanie je spôsob difúzneho nasycovania povrchu ocele rôznymi prvkami pri zvýšenej teplote: C-nauhličovanie, N-nitridovanie, B-boridovanie. Žiaruvzdorný materiál je materiál schopný odolávať oxidácii (korózii) pri vysokých teplotách. Žiarupevný materiál je materiál schopný odolávať mechanického zaťaženiu aj oxidácii pri vysokých teplotách. Kompozitný materiál je zložený najmenej z dvoch rôznych materiálov: z matrice a spevňujúcej zložky, pričom výsledný materiál má odlišné vlastnosti ako oba východiskové. Polymér je makromolekulová látka, ktorú možno vyrobiť troma spôsobmi: polymerizáciou, polykondenzáciou, polyadíciou. Plast je zmes polyméru a ďalších prísad. Napríklad plnív a farbív. Koordinačné číslo je počet najbližších, rovnako vzdialených atómov, od ľubovoľne Žíhanie: 1300 zvoleného atómu v kryštálovej mriežke. (f) Alotropická premena je zmena kryštálovej mriežky čistého kovu, pri zmene teploty. Am a) na odstránenie vodíka 1100 0,2% Polymorfná premena je zmena kryštálovej mriežky tuhého roztoku, pri zmene teploty. (e) A3 b) na zníženie napätí Prekryštalizácia je zmena kryštálovej mriežky, pri zmene teploty. 900 Teplota [°C]  (d) (g) Rekryštalizácia je rast nových nedeformovaných rovnoosých zŕn pri teplote pod A1 A1 (c) c) sferoidizačné (na mäkko) po deformácii materiálu za studena. 700 Tuhý roztok je zmes minimálne dvoch rôznych prvkov v jednej kryštálovej mriežke. (b) d) čiastočná austenitizácia 500 Zliatiny: Silumín: Al+Si, Dural: Al+Cu+Mg, Mosadz: Cu+Zn, Bronz: Cu+(Sn, Pb, Al). e) normalizačné Izotropný materiál má rovnaké vlastnosti vo všetkých smeroch. 300 (a) Anizotropný materiál má v rôznych smeroch rôzne vlastnosti. f) homogenizačné 100 Karbidotvorné prvky sú prísady do ocele: Cr, Mo, V, W, Ti, Nb. 0,018 0,77 hm. % C  2,11 g) pás kaliacich teplôt Austenitotvorné prvky sú prísady do ocele: Ni, Mn, Co, N. Binárny diagram metastabilnej sústavy Fe - Fe3C, fázový popis Alotropické premeny železa T [°C] 0,53 0,16 T [°C] 0,1 Tavenina 1538 δ +Tav 1538 K8 δ-železo 1499 Tavenina 1392 δ δ +γ Fe3C K12 γ-železo 1392 1360 911 γ + Tav K8 α-železo Tav + Fe3C γ 1148 Morfológia bainitu α Fe3C 911 γ + Fe3C α +γ Horný 723 723 α α α + Fe3C Fe3C 0,018 0,77 2,11 4,3 6,68 Fe Dolný hm. % C  Ferit (α) je intersticiálny tuhý roztok uhlíka v železe α, s maximálnou rozpustnosťou uhlíka 0,018 hm.% pri teplote 723 °C, (má kubickú priestorovo centrovanú mriežku). Austenit (γ) je intersticiálny tuhý roztok uhlíka v železe γ, s maximálnou rozpustnosťou uhlíka 2,11 hm.% pri teplote 1148 °C, (má kubickú plošne centrovanú mriežku). fázy Delta ferit (δ) je intersticiálny tuhý roztok uhlíka v železe δ s maximálnou rozpustnosťou uhlíka 0,1 hm.% pri teplote 1499 °C, (má kubickú priestorovo centrovanú mriežku). Cementit (Fe3C) je intersticiálna zlúčenina (intermediárna fáza) typu karbid železa, s konštantným chemickým zložením 6,68 hm.% C. Perlit (P) je eutektoidná mechanická zmes feritu a cementitu, ktorá vzniká eutektoidnou premenou austenitu pri konštantnej teplote 723 °C a koncentrácii 0,77 hm.% C. štr. zložky Ledeburit (L) je eutektická mechanická zmes austenitu a cementitu, ktorá vzniká eutektickou premenou taveniny pri konštantnej teplote 1148 °C a koncentrácii 4,3 hm.% C. Trans. Ledeburit (LT) je mechanická zmes perlitu a cementitu, ktorá vzniká eutektoidnou premenou austenitu v ledeburite pri konštantnej teplote 723 °C a konc. 4,3 hm.% C.