Metaller og legeringer, 2 grupper: I Fe - legeringer II Ikke - Fe - legeringer I Fe - legeringer 1 Ulegerte stål, C - stål - hovedbestanddel: Fe + C < 2% - følgeelementer, små mengder: - P, S forurensninger - Mn, Si nyttige - Cu, Ni, Cr, Sn (maks. 0,1%) fra skrap 2 Legerte stål - legeringselementer: - Mn, Cu, Ni, Cr større mengder - Si, Al, Nb, Ti, V, Mo, B små mengder 3 Verktøystål - legeringselementer: - C = 0,3-2,3% (for herdbarhet) - Mn, Si, Ni, Cr, W, Mo, V, Co 4 Korrosjonsbestandige stål - legeringselementer - Cr (> 12%), Ni, Mo større mengder - Mn, Si, Mo, Al, Cu, Ti mindre mengder 5. Støpejern - hovedbestanddel Fe + C >2% - legeringselementer: - Si, Mn, Ni, Mo, Ti, V Henning Johansen side 1
EGENSKAPER - Fe opptrer med 2 gitterstrukturer i fast tilstand: - kubisk romsentrert gitterstruktur, - kubisk flatesentrert gitterstruktur, Avkjølingskurve for 100% Fe. Henning Johansen side 2
EGENSKAPER (forts.) - C i mellomromsposisjon (addisjonsløsning) i, ikke (lite) i Mellomrom i kubisk romsentrert og kubisk flatesentrert struktur. I mellom-rommene er det plass til atomer med diameter på hhv. 0,72Å og 1,04Å. d Carbon = 1,4Å (10-10 m) - Utfelling av C - fasen i - strukturen kan undertrykkes helt eller delvis - løseligheten av C i er mye mindre enn i - diffusjonshastigheten av C er gunstig i begge faser Henning Johansen side 3
Fe - C FASEDIAGRAM C kan opptre på 2 måter i legering med Fe: 1. Grafitt. Det stabile system 2. Jernkarbid, Fe 3 C. Det metastabile system Cementittstruktur. Enhetscellen inneholder 12 Fe-atomer og 4 C-atomer (små kuler). Ved størkning: - C Fe 3 C først - Fe 3 C grafitt - avh. av: - avkjølingsforhold - Mn, Si innhold - for stål (C < 2%), langsomt, ingen praktisk betydning Det METASTABILE SYSTEM av interesse Henning Johansen side 4
Fe - C FASEDIAGRAM Det metastabile system, Fe - Fe 3 C Det stabile system, Fe - grafitt Henning Johansen side 5
LIKEVEKTSTRUKTURER (langsom avkjøling) Fe - Fe 3 C FASEDIAGRAM SOLIDUS LIQUIDUS LIQUIDUS kubisk romsentrert gitterstruktur AUSTENITT kubisk flatesentrert gitterstruktur, Cmaks = 2,06% FERRITT kubisk romsentrert gitterstruktur, Cmaks = 0,02% Fe3C, CEMENTITT, Jernkarbid ortorombisk, C = 6,67% P PERLITT mekanisk finfordelt blanding av FERRITT og CEMENTITT LED LEDEBURITT mekanisk finfordelt blanding av AUSTENITT og CEMENTITT EUTEKTIKUM C=4,3% C < 4,3% Undereutektisk C > 4,3% Overeutektisk EUTEKTOID C=0,8% C < 0,8% Undereutektoid C > 0,8% Overeutektoid Sveisbare konstr.stål STÅL STØPEJERN Henning Johansen side 6
Langsom avkjøling av et under- og et overeutektoid stål. - FasediagramA-Fe-C NTNU - FasediagramB-Fe-C NTNU - FasediagramE-Fe-C NTNU Henning Johansen side 7
Ferritt - perlitt og cementitt - perlitt strukturer ved ulike innhold av C: korngrense-cementitt, hard og sprø UØNSKET Henning Johansen side 8
FASER OG STRUKTURELEMENTER i Fe - Fe 3 C FASEDIAGRAM Henning Johansen side 9
VIRKNINGEN AV LEGERINGSELEMENTER på fasediagrammet Virkningen på: EUTEKTOID TEMPERATUR EUTEKTOID KONSENTRASJON Henning Johansen side 10
VIRKNINGEN AV LEGERINGSELEMENTER på fasediagrammet (forts.) Eutektoid-punktet endres med legering: Effekten av 6% Mn: Legeringselementene påvirker austenittiseringstemperaturen Legeringselementene diffunderer langsommere enn C i austenitt. Legeringselementene forlenger austenittiseringstiden Henning Johansen side 11
NS-EN 10025, STANDARD FOR KONSTRUKSJONSSTÅL OG MASKINSTÅL Henning Johansen side 12
Henning Johansen side 13