Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Animace ke studijní opoře Nauka o materiálu I Jaroslav Sojka.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Animace ke studijní opoře Nauka o materiálu I Jaroslav Sojka."— Transkript prezentace:

1 Animace ke studijní opoře Nauka o materiálu I Jaroslav Sojka

2 5. Jednosložkové soustavy

3 Animace se vztahuje k obr. 5.1 ve studijní opoře. Animace zobrazuje teoretickou křivku chladnutí při tuhnutí (krystalizaci) v jednosložkové soustavě a zároveň ukazuje průběh volné entalpie pro pevnou (S) a kapalnou (L) fázi v závislosti na teplotě.

4 GLGL Křivka chladnutí čas T tA ALAL ALASALAS ASAS T Volná entalpie G T GSGS G S = G L G S >G L G S < G L Tuhnutí - krystalizace

5 Animace se vztahuje k obr. 5.2 ve studijní opoře. Animace zobrazuje skutečnou křivku chladnutí při tuhnutí (krystalizaci) v jednosložkové soustavě a zároveň ukazuje průběh volné entalpie pro pevnou (S) a kapalnou (L) fázi v závislosti na teplotě. Je uvedena souvislost mezi podchlazením  T a hybnou silou přeměny  G S-L.

6 Křivka chladnutí čas T tA ALASALAS ASAS T GLGL Volná entalpie G T GSGS G S = G L G S >G L G S < G L ALAL TT  G S-L

7 Animace se vztahuje k obr. 5.3 ve studijní opoře. Animace vysvětluje nutnost podchlazení  T pro průběh tuhnutí. Hlavní důvod je ten, že při vzniku zárodků pevné fáze se spotřebuje energie na tvorbu jejich povrchů E S. Energetická potřeba se kryje z hybné síly pro tuhnutí, což je  G S-L. Z toho plyne nutnost podchlazení  T.

8 Křivka chladnutí čas T tA ALASALAS ASAS T GLGL Volná entalpie G T GSGS G S = G L G S >G L G S < G L ALAL TT  G S-L tavenina (L) zárodky pevné fáze Vznik zárodků pevné fáze  spotřeba energie na tvorbu povrchu E S Energie k dispozici Celková změna volné entalpie při vzniku zárodků pevné fáze

9 Animace se vztahuje k obr. 5.4 ve studijní opoře. Animace vysvětluje energetickou bilanci při vzniku kolovitého zárodku. Jedná se o závislost změny volné entalpie  G na poloměru zárodku r. Uvažuje se energie k dispozici, tj. hybná síla pro přeměnu -  G S-L ; a dále energie na tvorbu povrchu zárodku E S. Je znázorněn kritický poloměr zárodku a odpovídající změna volné enatalpie  G.

10 poloměr zárodku r změna volné entalpie  G r krit kritický poloměr zárodku  G krit r < r krit ; nestabilní zárodek – není schopen samovolného růstu r > r krit ; stabilní zárodek – schopen samovolného růstu

11 Animace je věnována výpočtu kritického poloměru r krit zárodku pevné fáze při homogenní nukleaci z taveniny.

12 Energetická bilance při vzniku zárodku pevné fáze: Kulový zárodek o poloměru r: Kritická velikost zárodku – v místě lokálního maxima závislosti  G=f(r) 1. derivace V místě lokálního maxima je 1. derivace rovna 0. Z této podmínky lze určit r krit. Po úpravě: Vzhledem k tomu že platí:

13 Animace srovnává homogenní a heterogenní nukleaci zárodků pevné fáze z taveniny. Animace se vztahuje k obr. 5.3 a 5.5 ve studijní opoře.

14 tavenina (L) zárodky pevné fáze Homogenní & heterogenní nukleace zárodků pevné fáze Homogenní nukleace Zárodky vznikají přímo z taveniny bez spoluúčasti jiných povrchů. Povrchová energie E S je vysoká  podchlazení  T musí být rovněž vysoké. tavenina (L) Heterogenní nukleace povrch stěn nádoby cizorodé částice zárodky pevné fáze Zárodky vznikají přednostně na cizích, již existujících površích – stěnách nádoby, cizorodých částicích apod. Povrchová energie E S je nižší  podchlazení  T je rovněž nižší. Heterogenní nukleace zárodků je z energetického hlediska výhodnější a probíhá přednostně, při nižším podchlazení  T.

15 Animace se vztahuje k obr. 5.6 ve studijní opoře. Animace ukazuje na schématickém příkladu teoretickou křivku chladnutí při tuhnutí a fázové přeměně v pevném stavu u jednosložkové soustavy. Dále je srovnána teplotní závislost volné entalpie kapalné fáze (taveniny) a pevných fází (dvou rozdílných modifikací složky).

16 GLGL Křivka chladnutí čas T tA ALAL A L  (A S ) 2 T Volná entalpie G T G A2 G A1 = G A2 Fázová přeměna v pevném stavu T mA A2A2 A2A1A2A1 A1A1 G A1 G A1 < G A2 G A1 > G A2

17 7. Dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném i pevném stavu

18 Animace se vztahuje k obr. 7.2 ve studijní opoře. Animace znázorňuje nakreslení a popis rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném i pevném stavu. Dále ukazuje srovnání teoretické křivky chladnutí čisté složky A a slitiny označené 1, která obsahuje určitý podíl obou složek – A i B.

19 AB C(%B) složení T teplota T tA T tB l - likvidus s - solidus Tavenina (L) Tuhý roztok  Tav +  Křivka chladnutí čas ALAL ALASALAS ASAS 1 Čistá složka A tavenina tav   Slitina 1 Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném i pevném stavu

20 Animace se vztahuje k obr. 7.3 ve studijní opoře. Animace popisuje podrobněji průběh tuhnutí slitiny označené 1 mezi teplotou likvidu a teplotou solidu. Zaměřuje se mimo jiné na změny chemického složení taveniny a krystalů pevné fáze v průběhu tuhnutí.

21 AB c(%B) složení T T tA T tB Tavenina (L) Tuhý roztok  Tav +  1 T1T1 T2T2 T3T3 c Těsně pod T 1 : tavenina a první krystaly t.r.  (c  ) T1 c Při T 2 : tavenina a t.r.  (c  ) T2 (c tav ) T2 (c  ) T2 (c tav ) T2 Těsně nad T 3 : t.r.  a poslední zbytek taveniny (c tav ) T3 c cc Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném i pevném stavu

22 Animace se vztahuje k obr. 7.3 ve studijní opoře. Animace vysvětluje výpočet fázového složení slitiny ve dvoufázové oblasti mezi likvidem a solidem – tzv. pákové pravidlo.

23 Při T 2 : tavenina a t.r.  (c  ) T2 (c tav ) T2 AB c(%B) složení T T tA T tB Tavenina (L) Tuhý roztok  Tav +  1 T2T2 c (c  ) T2 (c tav ) T2 Výpočet fázového složení při T 2 hm. zlomek t.r.  a hm. zlomek tav Výpočet: 2 rovnice o 2 neznámých Výsledek: P R Q Pákové pravidlo Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném i pevném stavu

24 8. Dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí

25 Animace znázorňuje nakreslení a popis rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí. Dále uvádí zápis eutektické reakce a schématickou strukturu slitiny o eutektickém složení (složení bodu E). Animace se vztahuje k obr. 8.1 ve studijní opoře.

26 AB c(%B) složení T T tA T tB TETE T E – eutektická teplota L L S S tav   tav+  tav+   Eutektický bod E eutektikála C D cEcE Eutektická reakce (při T E ): tav E   C +  D cCcC cDcD Nad T E : Tavenina o složení bodu E (c E ) Pod T E : směs t.r.  a  Tuhý roztok  o složení bodu C (c C ) Tuhý roztok  o složení bodu D (c D ) eutektikum Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí

27 Animace znázorňuje opětovně nakreslení a popis rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí. (Opakování je matka moudrosti.) Dále uvádí průběh křivky chladnutí včetně popisu a schématického znázornění struktur pro slitinu o eutektickém složení (složení bodu E). Animace se vztahuje k obr. 8.2 ve studijní opoře.

28 AB c(%B) složení T T tA T tB TETE L L S S tav   tav+  tav+   E C D cEcE cCcC cDcD čas Křivka chladnutí tav tav   +     Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí tav  

29 Animace znázorňuje po nakreslení a popisu rovnovážného diagramu, jak probíhá tuhnutí v podeutektické slitině, u níž eutektická reakce probíhá jen částečně. Schématicky jsou zobrazeny struktury při ochlazování. Animace se vztahuje k obr. 8.3 ve studijní opoře.

30 T AB c(%B) složení T tA T tB TETE tav   tav+  tav+   E C D cEcE cCcC cDcD c čas Křivka chladnutí tav tav   tav        tav       T1T1 (c  ) T1 Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí

31 Animace znázorňuje po nakreslení a popisu rovnovážného diagramu, jak probíhá tuhnutí v nadeutektické slitině, u níž eutektická reakce vůbec neprobíhá. Při ochlazování tuhého roztoku  dochází v důsledku poklesu rozpustnosti složky A s klesající teplotou k vylučování tuhého roztoku . Schématicky jsou zobrazeny také nejdůležitější struktury při ochlazování. Animace se vztahuje k obr. 8.4 ve studijní opoře.

32 T AB c(%B) složení T tA T tB TETE tav   tav+  tav+   E C D čas Křivka chladnutí tav c tav            Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a eutektickou reakcí

33 Animace znázorňuje nakreslení a popis rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, bez rozpustnosti v pevném stavu s eutektickou reakcí. Dále uvádí zápis eutektické reakce pro tuto soustavu a schématické znázornění struktur. Animace se vztahuje k obr. 8.5 ve studijní opoře.

34 AB c(%B) složení T T tA T tB TETE L L tav tav+ A tav+ B E eutektikála A+B cEcE Eutektická reakce (při T E ): tav E  A + B Nad T E : Tavenina o složení bodu E (c E ) Pod T E : směs čistých složek A a B Krystaly čisté složky A eutektikum směs čistých složek A a B Krystaly čisté složky B Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, bez rozpustnosti v pevném stavu a s eutektickou reakcí

35 9. Dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a peritektickou reakcí

36 Animace znázorňuje nakreslení a popis rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a peritektickou reakcí. Dále uvádí zápis peritektické reakce a vysvětluje tzv. peritektický poměr. Animace se vztahuje k obr. 9.1 ve studijní opoře.

37 AB c(%B) složení T T tA T tB TPTP L L tav tav+  tav+  P peritektála  cPcP T P – peritektická teplota CD   cCcC S S cDcD Peritektická reakce (při T P ): tav D +  C   P Peritektický poměr: Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a peritektickou reakcí

38 Animace znázorňuje opětovně rovnovážný diagram dvousložkové soustavy s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a peritektickou reakcí. Dále uvádí průběh křivky chladnutí včetně popisu a schématického znázornění struktur pro slitinu o peritektickém složení (složení bodu P). Animace se vztahuje k obr. 9.2 ve studijní opoře.

39 AB c(%B) složení T T tA T tB TPTP L L tav tav+  tav+  P peritektála  cPcP CD   cCcC S S cDcD čas Křivka chladnutí tav  T1T1 tav  tav  tav+   Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a peritektickou reakcí

40 Animace znázorňuje po nakreslení rovnovážného diagramu, jak probíhá tuhnutí ve slitině, jejíž složení leží mezi body P a D v rovnovážném diagramu a u níž peritektická reakce probíhá jen částečně. Je uvedena křivka chladnutí včetně popisu. Schématicky jsou také zobrazeny struktury při ochlazování. Animace se vztahuje k obr. 9.3 ve studijní opoře.

41 čas Křivka chladnutí tav   T2T2 AB C(%B) složení T T tA T tB TPTP L L tav tav+  tav+  P peritektála  CD   S S c T1T1 tav tav  tav+  tav  tav   X Při peritektické reakci se spotřebuje veškerý t.r. , ale nikoli veškerá tavenina, která je v přebytku oproti peritektickému poměru. Dvousložková soustava s neomezenou rozpustností v kapalném stavu, omezenou rozpustností v pevném stavu a peritektickou reakcí

42 10. Dvousložkové soustavy s eutektoidní a peritektoidní reakcí

43 Animace znázorňuje nejjednodušší typ rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy, ve kterém se vyskytuje eutektoidní reakce. Jedná se o soustavu, v níž u každé ze složek dochází k jedné fázové přeměně v pevném stavu. Mezi vysokoteplotními modifikacemi složek existuje neomezená rozpustnost, mezi nízkoteplotními modifikacemi existuje jen omezená rozpustnost a objevuje se zde eutektoidní reakce. Je uvedena křivka chladnutí slitiny o eutektoidním složení včetně popisu. Schématicky jsou také zobrazeny struktury při ochlazování. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

44 AB c(%B) složení T TETE E cEcE C D cCcC cDcD čas Křivka chladnutí tav Dvousložková soustava s eutektoidní reakcí T mA T tA tav     +   +   tav+  Eutektoidní reakce:  E  C +  D T mB T tB A2A2 A1A1 T E – eutektoidní teplota B2B2 B1B1 eutektoidála tav tav       

45 Animace znázorňuje podobně jako v předchozím případě nejjednodušší typ rovnovážného diagramu dvousložkové soustavy, ve kterém se vyskytuje peritektoidní reakce. Jedná se o soustavu, v níž u každé ze složek dochází k jedné fázové přeměně v pevném stavu. Mezi vysokoteplotními modifikacemi složek existuje neomezená rozpustnost, mezi nízkoteplotními modifikacemi existuje jen omezená rozpustnost a objevuje se zde peritektoidní reakce. Je uvedena křivka chladnutí slitiny o peritektoidním složení včetně popisu. Schématicky jsou také zobrazeny struktury při ochlazování. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

46 AB c(%B) složení T TPTP ++ ++  peritektoidála P cPcP DC cCcC cDcD čas Křivka chladnutí tav  Dvousložková soustava s peritektoidní reakcí T mA T tA A2A2 A1A1 T mB T tB tav    tav+  B2B2 B1B1 T P – peritektoidní teplota T1T1 T2T2 T3T3 Peritektoidní reakce :  D   C   P tav tav        +  

47 11. Dvousložkové soustavy s intermediárními fázemi

48 Animace znázorňuje rovnovážný diagram dvousložkové soustavy, v níž dochází ke dvěma reakcím: eutektické a peritektické. Peritektickou reakcí vzniká intermediární fáze . Tato intermediární fáze existuje v širším intervalu chemického složení, a má tedy charakter tuhého roztoku. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

49 AB c(%B) složení T ++ tav+   tav    tav+  TETE T tB T tA TPTP P tav+   - intermediární fáze Má charakter tuhého roztoku; tzn. existuje v širším intervalu chemického složení Vzniká peritektickou reakcí: tav +   

50

51 AB c(%B) složení T ++ tav+   tav    tav+  TETE T tB T tA TPTP P tav+ 

52 Animace znázorňuje opět rovnovážný diagram dvousložkové soustavy, v níž dochází ke dvěma reakcím: eutektické a peritektické. Peritektickou reakcí vzniká intermediární fáze A m B n. Tato intermediární fáze existuje při jediném chemickém složení, a má tedy charakter chemické sloučeniny. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

53 AB c(%B) složení T  +AmBn +AmBn tav+  A m B n  tav   tav +  TETE T tB T tA TPTP tav + A m B n A m B n - intermediární fáze Má charakter chemické sloučeniny; tzn. existuje v úzkém intervalu chemického složení nebo pouze při jediném chemickém složení Vzniká peritektickou reakcí: tav +   A m B n P AmBnAmBn

54 Animace znázorňuje rovnovážný diagram dvousložkové soustavy, v níž dochází ke dvěma eutektickým reakcím. Na křivce likvidu se objevuje lokální maximum: teplota T max. V místě lokálního maxima, nebo přesněji pod ním, existuje oblast výskytu intermediární fáze . V daném případě existuje intermediární fáze  v širším intervalu chemického složení, a má tedy charakter tuhého roztoku. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

55 AB c(%B) složení T tav    T E2 T tB T tA T E1 T max tav+   tav+  tav+    - intermediární fáze Má charakter tuhého roztoku; tzn. existuje v širším intervalu chemického složení Vzniká v místě teplotního maxima na křivkách likvidu: T max

56 Animace znázorňuje opět rovnovážný diagram dvousložkové soustavy, v níž dochází ke dvěma eutektickým reakcím. Na křivce likvidu se objevuje lokální maximum: teplota T max. V místě lokálního maxima, nebo přesněji pod ním, existuje oblast výskytu intermediární fáze A m B n. V daném případě existuje intermediární fáze jen při konstantním chemickém složení, a má tedy charakter chemické sloučeniny. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

57 AB c(%B) složení T tav   T E2 T tB T tA T E1 T max tav+   A m B n tav+  tav+ A m B n A m B n  A m B n - intermediární fáze Vzniká v místě teplotního maxima na křivkách likvidu: T max AmBnAmBn tav+ A m B n Má charakter chemické sloučeniny; tzn. existuje v úzkém intervalu chemického složení nebo pouze při jediném chemickém složení

58 13. Soustava železo – uhlík - úvod

59 Animace znázorňuje teoretickou křivku chladnutí čistého železa. Jsou uvedeny názvy jednotlivých modifikací čistého železa, jejich krystalové mřížky a také teploty fázových přeměn. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

60 T čas T tFe 1536°C Fe L Fe L  Fe  T mFe  1392°C Fe  železo delta mřížka KSC (bcc) Fe   Fe  T mFe  911°C Fe  železo gama mřížka KPC (fcc) Fe   Fe  Fe  železo alfa mřížka KSC (bcc)

61 14. Metastabilní soustava železo – uhlík

62 Animace znázorňuje nakreslení a popis rovnovážného diagramu metastabilní soustavy železo – uhlík. V diagramu jsou vyznačeny názvy reakcí, ke kterým v soustavě dochází, a příslušné teploty reakcí. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

63 Fe  Fe  Fe  Fe 3 C 6,687%C peritektická reakce 1499°C eutektická reakce eutektoidní reakce 1147°C 727°C    tav tav +   +  tav +  tav + Fe 3 C  + Fe 3 C ++  + Fe 3 C Fe

64 Animace znázorňuje rozdělení slitin v soustavě železo – uhlík podle obsahu uhlíku na: podeutektoidní a nadeutektoidní oceli; podeutektické a nadeutektické litiny. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

65 Fe  Fe  Fe  Fe 3 C 6,687%C peritektická reakce 1499°C eutektická reakce eutektoidní reakce 1147°C 727°C    tav tav +   +  tav +  tav + Fe 3 C  + Fe 3 C ++  + Fe 3 C Litiny Oceli podeutektoidní oceli nadeutek- toidní oceli podeutektické litiny nadeutektické litiny Fe

66 Animace znázorňuje podrobněji oblast rovnovážného diagramu železo – uhlík, ve které dochází k peritektické reakci. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

67 1600 T (°C) tav  tav+     tav +  0,10%C 0,16%C 0,51%C peritektická reakce – 1499°C pro obsah uhlíku od 0,10 do 0,51hm. % 1499°C zápis reakce: tav 0,51%C +  0,10%C   0,16%C nebo zjednodušeně: tav +   

68 Animace znázorňuje podrobněji oblast rovnovážného diagramu železo – uhlík, ve které dochází k eutektické reakci. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

69 Fe 3 C 6,687% C 2,14%C 4,30%C eutektická reakce – 1147°C pro obsah uhlíku od 2,14 do 6,687 hm. % zápis reakce: tav 4,30 %C   2,14 %C + Fe 3 C nebo zjednodušeně: tav   + Fe 3 C eutektikum se nazývá jedním slovem: LEDEBURIT tav Fe 3 C  LEDEBURIT

70 Animace znázorňuje podrobněji oblast rovnovážného diagramu železo – uhlík, ve které dochází k eutektoidní reakci. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

71 T(°C) 0,02%C 0,765%C eutektoidní reakce – 727°C pro obsah uhlíku od 0,02 do 6,687 hm. % zápis reakce:  0,765 %C   0,02 %C + Fe 3 C nebo zjednodušeně:    + Fe 3 C eutektoid se nazývá jedním slovem: PERLIT 2,14%C  perlit

72 Animace znázorňuje schématicky vznik perlitu ze zárodků feritu a cementitu. Animace ukazuje zjednodušeně také difúzi uhlíku při vzniku perlitu. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

73   (0,765%C) eutektoidní reakce – 727°C pro obsah uhlíku od 0,02 do 6,687 hm. % zápis reakce:  0,765 %C   0,02 %C + Fe 3 C nebo zjednodušeně:    + Fe 3 C eutektoid se nazývá jedním slovem: PERLIT hranice zrna austenitu  (0,02 %C) Vznik zárodku feritu (bcc) - difúzí C C C C C C Difúze uhlíku vně zárodku feritu do austenitu Obohacení austenitu v okolí zárodku feritu o uhlík  podmínky pro vznik Fe 3 C Fe 3 C Difúze uhlíku z austenitu do Fe 3 C C C C C Ochuzení austenitu v okolí zárodků Fe 3 C o uhlík  podmínky pro vznik feritu  0,02 %C

74 Animace znázorňuje ještě jednou nakreslení a popis rovnovážného diagramu metastabilní soustavy železo – uhlík. V diagramu jsou vyznačeny názvy reakcí, ke kterým v soustavě dochází, a příslušné teploty reakcí. Navíc je uveden popis diagramu pomocí strukturních složek pro základní typy slitin, tj. pro tři druhy litin (eutektickou, nadeutektickou a podeutektickou) a čtyři druhy ocelí (podeutektoidní s obsahem C >0,02 hm. %, eutektoidní, nadeutektoidní a podeutektoidní s obsahem C<0,02 hm. %. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

75 Fe 3 C 6,687%C peritektická reakce 1499°C eutektická reakce eutektoidní reakce 1147°C 727°C    tav tav +   +  tav +  tav + Fe 3 C  + Fe 3 C ++  + Fe 3 C Fe eutektická litina ledeburit Ttransform. ledeburit nadeutektická litina tav + (Fe 3 C) I (Fe 3 C) I + ledeburit (Fe 3 C) I + transf. ledeburit podeutektická litina  + ledeburit perlit + transf. ledeburit eutektoidní ocel perlit podeutektoidní ocel  + perlit nadeutektoidní ocel  + (Fe 3 C) II (Fe 3 C) II + perlit  +(Fe 3 C) III

76 Animace znázorňuje rovnovážný diagram metastabilní soustavy železo – uhlík se strukturním popisem a schématickými obrázky struktur pro základní typy slitin, tj. pro tři druhy litin (eutektickou, nadeutektickou a podeutektickou) a tři druhy ocelí (podeutektoidní s obsahem C >0,02 hm. %, eutektoidní a nadeutektoidní. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

77 Fe 3 C 6,687%C peritektická reakce 1499°C eutektická reakce eutektoidní reakce 1147°C 727°C    tav tav +   +  tav +  tav + Fe 3 C  + Fe 3 C ++  + Fe 3 C Fe eutektická litina Ledeburit Transform. ledeburit nadeutektická litina podeutektická litina eutektoidní ocel Perlit podeutektoidní ocel nadeutektoidní ocel Fe 3 C  perlit (Fe 3 C) I  pr perlit   pr (Fe 3 C) II ledeburit Ttransform. ledeburit tav + (Fe 3 C) I (Fe 3 C) I + ledeburit (Fe 3 C) I + transf. ledeburit  + ledeburit perlit + transf. ledeburit  + perlit+  + (Fe 3 C) II (Fe 3 C) II + perlit

78 Animace ukazují vztah mezi schématickými obrázky struktur a skutečnými fotografiemi struktur získanými metodou světelné mikroskopie pro:  podeutektoidní ocel;  eutektoidní ocel;  nadeutektoidní ocel;  podeutektickou litinu;  eutektickou litinu;  nadeutektickou litinu. Následující šestice animací se vztahuje k obr až ve studijní opoře.

79 200  m 50  m Podeutektoidní ocel: ferit (  ) + perlit ferit perlit

80 Eutektoidní ocel: perlit 16  m 40  m

81 200  m Nadeutektoidní ocel: perlit + sekundární cementit 200  m perlit (Fe 3 C) II

82 100  m Podeutektická litina: perlit + transformovaný ledeburit 100  m perlit transform. ledeburit transform. ledeburit transform. ledeburit

83 200  m Eutektická litina: transformovaný ledeburit 40  m

84 60  m Nadeutektická litina: transformovaný ledeburit + primární cementit transform. ledeburit transform. ledeburit (Fe 3 C) I

85 15. Stabilní soustava železo – uhlík

86 Animace znázorňuje nakreslení a popis rovnovážného diagramu stabilní soustavy železo – uhlík. V diagramu jsou vyznačeny reakce, ke kterým v soustavě dochází, a příslušné teploty. Dále jsou uvedeny nejdůležitější koncentrace uhlíku. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

87 peritektická reakce 1499°C eutektická reakce eutektoidní reakce 1153°C 738°C    tav tav +   +  tav +  tav + grafit  + grafit ++  + grafit Fe 4,26%C 2,11%C 0,69%C tav 4,26%C   2,11%C + grafit  0,69%C   0,02%C + grafit

88 Animace znázorňují základní charakteristiky a struktury u tří druhů grafitických litin:  šedé litiny;  tvárné litiny;  temperované litiny. Následující tři animace se vztahují k obr až 15.6 ve studijní opoře.

89 40  m Grafit – hexagonální soustava Přednostní růst útvarů grafitu – ve směru bazální roviny Šedá litina – lupínkový grafit grafit perlit

90 Růst útvarů grafitu – přibližně shodnou rychlostí jak ve směru bazální roviny, tak ve směru osy z Tvárná litina – kuličkový grafit z 100  m 40  m grafit ferit perlit

91 Temperovaná litina – vločkový grafit Vzniká z bílé litiny; za vysoké teploty - přeměna Fe 3 C  grafit, tj. metastab.  stabilní stav 150  m grafit ferit perlit

92 16. Fázové přeměny austenitu při ochlazování

93 Animace schématicky znázorňuje izotermické ochlazování pro tři rozdílné teploty izotermické výdrže:  vyšší;  střední;  nižší (nízkou) teplotu izotermické výdrže. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

94 T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě 450°C izotermická výdrž při střední teplotě 200°C izotermická výdrž při nízké teplotě

95 Animace schématicky znázorňuje anizotermické ochlazování pro tři rozdílné rychlosti ochlazování:  pomalé;  středně rychlé;  rychlé ochlazování. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

96 T čas 727°C pomalé ochlazování středně rychlé ochlazování rychlé ochlazování

97 Animace schématicky znázorňuje existenci inkubační periody a časový intervalu vzniku perlitu při izotermickém ochlazování Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

98 T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě počátek vzniku perlitu konec vzniku perlitu inkubační perioda časový interval vzniku perlitu

99 Animace schématicky znázorňuje vznik perlitu při izotermickém ochlazování za vyšší teploty, nebo při pomalém anizotermickém ochlazování. Animace nemá odpovídající obrázek v příslušné kapitole studijní opory.

100 T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě pomalé ochlazování středně rychlé ochlazování 200°C izotermická výdrž při nízké teplotě 450°C izotermická výdrž při střední teplotě rychlé ochlazování X X   (0,765%C) eutektoidní reakce zápis reakce:  0,765 %C   0,02 %C + Fe 3 C nebo zjednodušeně:    + Fe 3 C PERLIT hranice zrna austenitu  (0,02 %C) C C C C C C Fe 3 C C C C C  0,02 %C tuhý roztok  - ferit vzniká difúzním mechanismem cementit – Fe 3 C vzniká také difúzním mechanismem Je možná jak difúze atomů uhlíku, tak difúze atomů železa

101 Animace schématicky znázorňuje vznik bainitu při izotermickém ochlazování za střední teploty, nebo při středně rychlém anizotermickém ochlazování. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

102 T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě pomalé ochlazování středně rychlé ochlazování 200°C izotermická výdrž při nízké teplotě 450°C izotermická výdrž při střední teplotě rychlé ochlazování X tuhý roztok  - ferit vzniká SMYKOVÝM mechanismem cementit – Fe 3 C vzniká DIFÚZNÍM mechanismem X  Smyk – je koordinovaný přesun atomů na malou vzdálenost (menší než je parametr mřížky) v definovaném krystalografickém směru, který vede ke změně krystalové mřížky: KPC (fcc) austenitu  KSC (bcc) feritu   Fe 3 C Je možná difúze atomů uhlíku, ale není už možná difúze atomů železa BAINIT Bainit je směs feritu a cementitu, kdy ferit vzniká smykovým mechanismem a cementit vzniká difúzním mechanismem

103 Animace znázorňuje vztah mezi schématickou strukturou bainitu a skutečnou strukturou bainitu pozorovanou metodou světelné metalografie Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

104    Fe 3 C 50  m bainit

105 Animace schématicky znázorňuje vznik martenzitu při izotermickém ochlazování za nízké teploty, nebo při rychlém anizotermickém ochlazování. Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

106 T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě pomalé ochlazování středně rychlé ochlazování 200°C izotermická výdrž při nízké teplotě 450°C izotermická výdrž při střední teplotě rychlé ochlazování X X  Není možná difúze ani atomů železa, ale ani atomů uhlíku Ferit vzniká SMYKOVÝM mechanismem Deformace mřížky v závislosti na množství uhlíku – mřížka není kubická, ale tetragonální MARTENZIT = přesycený tuhý roztok uhlíku v železe  ; označuje se jako  ˇ, vzniká SMYKOVÝM mechanismem '' ''

107 Animace znázorňuje vztah mezi schématickou strukturou martenzitu a skutečnou strukturou martenzitu pozorovanou metodou světelné metalografie Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

108 X  '' ''

109 Animace shrnuje fázové přeměny austenitu při ochlazování, a to jak za izotermických, tak za anizotermických podmínek Animace se vztahuje k obr ve studijní opoře.

110    Fe 3 C T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě pomalé ochlazování středně rychlé ochlazování 200°C izotermická výdrž při nízké teplotě 450°C izotermická výdrž při střední teplotě rychlé ochlazování X  '' '' perlit    Fe 3 C bainit X  '' '' martenzit

111 A B

112 A B a) b) d) c) e) f) T tA T mB T tB T mA A2A2 A1A1 B2B2 B1B1

113 A B tav 2 4  6    17  a) d) c) f) A2A2 B1B1 B2B2 A1A1 AmBnAmBn b) e) T tA T tB T mA T mB

114 A B tav ++   +(A m B n ) 1  (A m B n ) 2 +   ++ ++  ++  a) d) c) f) A2A2 B1B1 B2B2 A1A1 AmBnAmBn b) e)  + tav (A m B n ) 2 +  (A m B n ) 1 +   + tav  + tav  + tav T tA T mA T tB T mB  +(A m B n ) 2

115 A B tav ++   +(A m B n ) 1  (A m B n ) 2 +   ++ ++  ++  A2A2 B1B1 B2B2 A1A1 AmBnAmBn  + tav (A m B n ) 2 +  (A m B n ) 1 +   + tav  + tav  + tav T tA T mA T tB T mB  +(A m B n ) 2 T čas T1T1 TPTP T2T2 T3T3 tav tav  tav+     tav 

116 A B tav ++   +(A m B n ) 1  (A m B n ) 2 +   ++ ++  ++  A2A2 B1B1 B2B2 A1A1 AmBnAmBn  + tav (A m B n ) 2 +  (A m B n ) 1 +   + tav  + tav  + tav T tA T mA T tB T mB  +(A m B n ) 2 T X Q R

117 A X B

118 T čas 727°C 600°C izotermická výdrž při vyšší teplotě pomalé ochlazování středně rychlé ochlazování 200°C izotermická výdrž při nízké teplotě 450°C izotermická výdrž při střední teplotě rychlé ochlazování

119 T čas 727°C pomalé ochlazování


Stáhnout ppt "Animace ke studijní opoře Nauka o materiálu I Jaroslav Sojka."

Podobné prezentace


Reklamy Google