Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A fémes ötvözetek FÉMTAN, ANYAGVIZSGÁLAT 2011_10_11 2011_10_18 2 A fémes ötvözetek 2.1 A fémes ötvözetek jellemzői 2.1.1 Az ötvözet fogalma, fázisai 2.1.2.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A fémes ötvözetek FÉMTAN, ANYAGVIZSGÁLAT 2011_10_11 2011_10_18 2 A fémes ötvözetek 2.1 A fémes ötvözetek jellemzői 2.1.1 Az ötvözet fogalma, fázisai 2.1.2."— Előadás másolata:

1 A fémes ötvözetek FÉMTAN, ANYAGVIZSGÁLAT 2011_10_ _10_18 2 A fémes ötvözetek 2.1 A fémes ötvözetek jellemzői Az ötvözet fogalma, fázisai Az ötvözet szövetelemei A Gibbs-féle fázisszabály 2.2 Az egyensúlyi állapotábrák Az egyensúlyi állapotábrák felvétele A fázisok összetételének és mennyiségének meghatározása A kétalkotós ideális egyensúlyi diagramok A korlátlan szilárd oldat Az eutektikus rendszer A korlátozott oldhatóságot mutató eutektikus rendszer A peritektikus rendszer Vegyületképződés adott összetételnél vagy koncentráció tartományban Általános diagram olvasási szabályok

2 Az ötvözetek nagyrészt fémes tulajdonságokat mutató anyagok, melyek legalább két alkotóból állnak. A fémek ötvözeteket  fémekkel,  metaloid elemekkel,  nem fémes elemekkel képeznek. A komponensek számától függően az ötvözetek  két- (binér),  három- (ternér) vagy  többalkotós ötvözetek. Adott komponensek alkotta ötvözetek összessége az ötvözetrendszer. Ha az ötvöző teljesen oldódik az ötvözöttben az ötvözet egyfázisú. Az egyfázisú ötvözetek tulajdonságai és viselkedése a színfémekéhez hasonló. Az ötvöző és ötvözött korlátozott oldódása esetén az ötvöző az alapfémmel második fázist hoz létre. (A fázisok az ötvözetek önmagukban homogén, egymástól fizikai módszerekkel elkülöníthető részei.) 2.1 Az ötvözetek jellemzői Az ötvözetek fázisai általában  szilárdoldat és  vegyület. Amennyiben az ötvöző és ötvözött szilárd állapotban egyáltalán nem oldják egymást úgy a  színfém is. 2 FÉMES ÖTVÖZETEK Az ötvözet fogalma, az ötvözet fázisai A fémes ötvözetek

3  Az ötvözetek tulajdonságait a fázisok megjelenési formája határozza meg.  A dermedéskor és átkristályosodáskor kialakuló, azonos tulajdonságú részek a szövetelemek.  Homogén szövetelemek  a színfém,  a szilárdoldat és  a vegyület.  Heterogén két vagy több kristályos fázisból felépülő szövetelemek  az eutektikum és  az eutektoid. Az eutektikum az ötvözet folyékony olvadékából dermedő két vagy több fázis alkotta szövetelem. A lemezes eutektikumban a különböző fázisok rétegesen rendeződve alkotják a krisztalitokat. A szemcsés eutektikumban az egyik fázis összefüggő alapanyagába ágyazódnak a második fázis szemcséi. Az eutektoid telített szilárd oldatból létrejövő két vagy többfázisú szövetelem. Szerkezetét tekintve szintén lehet szemcsés vagy lemezes Az ötvözetek szövetelemei A fémes ötvözetek

4 A szilárd oldat A fém és az oldott anyag atomjai közös kristályrácsban foglalnak helyet. Amennyiben az oldódó atom  a rácsot felépítő fématom helyére épül be - helyettesítéses szilárd oldatot  az atomok közti üres rácshelyet foglalja el – beékelődéses szilárd oldatot hoz létre. A helyettesítéses – szubsztitúciós szilárd oldat képződésének feltétele  az ötvöző és ötvözött atomsugarai közel egyenlők, (ha az atomok különbsége maximum 15% a két anyag korlátlan oldódhat)  az ötvöző és ötvözött a periódusos rendszerben közel áll egymáshoz, (az atomszerkezetük közel hasonló)  az ötvöző és ötvözött vegyrokonsága nem léphet túl egy határt,  az ötvözött és ötvöző térrácsa azonos. A beékelődéses – intersztíciós szilárdoldatban  az oldott atom átmérője kellően kicsi.  a beékelődéses atomok eloszlása lehet egyenletes, vagy koncentrálódó. (A rendezetten beékelődő atomok kisebb feszültségnövekedést idéznek elő.) A fémes ötvözetek

5 A fémvegyület A fémvegyületeket két vagy több komponens alkotja. Az atomok ill. ionok közös rácsban rendeződnek. A közös rácsszerkezet független az alkotók rácsszerkezetétől. A fémvegyületek  ionvegyületek,  elektronvegyületek,  intersztíciós vegyületek. Az ionvegyületek fémek valamint nemfémes, átmeneti és metaloid elemek között jönnek létre. Az ionvegyület kristályok (MgSi, ZnS, FeS, stb.):  stabilak,  nehezen olvadók,  nagyon kemények. A fémes ötvözetek

6 Az elektronvegyületet nehezen olvadó egy vegyértékű fémek és átmeneti elemek alkotnak könnyen olvadó fémekkel. Az elektronvegyületekre a rácsba beépülő atomok (a) valamint a vegyértékelektronok aránya (e) a jellemző: e/a= 3/2CuZn e/a=21/13Cu 5 Zn 8 Az elektronvegyületek  kevésbé stabilak,  viszonylag könnyen olvadók,  keménységük az ionvegyületeknél alacsonyabb. A Laves fázist alkotó fémek atomátmérőjének viszonya ~ 1,2, az összetételük A 2 B. A fémes ötvözetek

7 Az intersztíciós vegyületek elsősorban karbidok, nitridek, karbo-nitridek, boridok, Az intersztíciós vegyületet képző elemek a Fe, Cr, Mo, V, Nb, Ta, W, Ti, Zr. A nagy atomátmérőjű karbidképzők Mo, Ta, Nb, Zr, W, Ti nagy helyet biztosítanak az intersztíciósan oldódó atomok számára. A képződő vegyületek struktúrája egyszerű: MX, M 2 X, M 4 X, stabilitásuk nagy. A kis atomátmérőjű karbidképzők Cr, Fe, Mn esetében a rácsban rendelkezésre álló hely túl kicsi. A képződő rács-módosulat bonyolult. Ezek a karbidok kevésbé stabilak. Gyakoriak a vegyes-karbidok. a vaskarbid - Fe 3 C szerkezete A fémes ötvözetek

8  Az ötvözetek dermedésekor és átkristályosodásakor keletkező fázisokról, a fázisok megjelenési formájáról az állapotábrák adnak információt.  Az ötvözetrendszer állapotát az állapottényezők a koncentráció, a hőmérséklet és a nyomás jellemzik. A rendszer szabadságfoka, azon állapottényezők számát jelenti, melyek adott határon belül változtathatók anélkül, hogy a rendszer egyensúlya változnék, új fázis jelenne meg, vagy tűnne el.  Az állapotábrák a hőmérséklet T[°C] és a koncentráció függvényében adnak áttekintést az adott ötvözetrendszer (A-B,0-100%) ötvözeteinek az állapotváltozásáról.  Az állapotváltozások vizsgálata termodinamikai egyensúlyban történik. A termodinamikai egyensúlyban lévő ötvözetek komponensei, fázisai és a szabadságfokai közti összefüggést a Gibbs-féle fázishatár fémekre alkalmazott alakja fogalmazza meg: F+SZ=K+1 F: a fázisok száma, SZ: a szabadságfokok száma, K: a komponensek száma Az egyensúlyban lévő ötvözetben a fázisok és a szabadságfokok száma eggyel több mint a komponensek száma A Gibbs - féle fázisszabály A fémes ötvözetek

9 c1c1 c2c2 c1c1 C 0 =100%AC 0 =100%BC 0 =100%A c1c1 c2c2 C 0 =100%B 2.2 Az egyensúlyi állapotábrák Az egyensúlyi állapotábrák felvétele

10 fázisok mennyisége [kg] B ötvöző [%] B ötvöző [kg] kiindulási állapot1bbx1kg szilárd fázisxb-c(b-c)x folyékony fázis(1-x)b+d˙´(b+d) (1-x) ∑B ötvöző mennyisége [kg]b=(b-c)x+(b+d(1-x) 1 kg ötvözet T i hőmérsékleten x kg szilárd (1-x) kg folyékony fázist tartalmaz. B mennyisége  1 kg ötvözetben bx1, [kg],  szilárd részben (b-c)x, [kg],  az ömledékben (b+d)(1-x), [kg], B alkotó mennyisége a folyékony és szilárd fázisban lévő B alkotó egyenlő az ötvözet B mennyiségével. (bx1)=(b-c)x+(b+d)(1-x), [kg],  a szilárd fázis mennyisége  a folyékony fázis mennyisége cd b A fázisok összetételének és mennyiségének meghatározása

11 2.2.3 A kétalkotós ideális egyensúlyi diagramok – a Tamman féle állapotábrák A gyakorlati diagramok szerkezetében jellegzetes ismétlődő elemek vannak. Ezekre típusdiagramokat dolgoztak ki, melyek ismeretében bármely gyakorlati ötvözetrendszer olvasható! TAMMAN 6 A két alkotó folyékony és szilárd állapotban korlátlanul egymást Fémes anyagok Ötvözetei A korlátlan szilárd oldat

12 Az egymás után dermedő rétegek koncentráció különbsége diffúzióval egyenlítődik ki. A fémes ötvözetek

13 a diffúzió A diffúzió atomok, ionok, molekulák helyváltoztatása A diffúzió két fajtája a szilárd halmazállapotú fémes anyagban:  a saját atomok elmozdulása a térrácsban, az öndiffúzió.  a rácsszerkezetbe intersztíciósan vagy szubsztitúciósan beékelődő atomok diffúziója. A diffúziós folyamatok sebességét a FICK-féle egyenletek írják le. 1. FICK egyenlet 2. FICK egyenlet A fémes ötvözetek x A koncentráció C 2 c 2 > c 1 koncentráció C 1 felület c: koncentráció x: távolság A: felület D: diffúziós tényező m: tömeg t: idő c: koncentráció x: távolság t: idő

14 TAMMAN 1 A két alkotó folyékony állapotban korlátlanul, szilárd állapotban egyáltalán nem oldja egymástegymást, adott összetételnél eutektikumot alkot. A fémes ötvözetek Az eutektikus rendszer

15  T B növekvő A% ill. T A B% mellett csökken  összetételtől függően dermedéskor tiszta A vagy B válik ki.  Az olvadék A ill. B tartalma folyamatosan csökken,  T A és T B egy pontban az T E az eutektikus pontban metszik egymást.  T=T E izoterma az eutektikális. Az eutektikus összetételű olvadék c E állandó hőmérsékleten kétfázisú szövetelemmé eutektikummá dermed. olv E =A+B Az alacsony hőmérsékleten sok kristálycsíra képződik. A kristályos tartományok meghatározott kristálytani orientációt mutatnak. Az egyensúlyi körülmények között dermedő eutektikum finom szerkezetű. A fémes ötvözetek

16 FÉMES ANYAGOK SZERKETETE Irodalom: Dr Zorkóczy Béla: Metallográfia és anyagvizsgálat old. Tankönyvkiadó 1975 Berke-Győri Kiss Szerkezeti anyagok technológiája I. Műegyetem Közlekedésmérnöki Kar Jegyzete Műegyetemi Kiadó old. előadás kézirat


Letölteni ppt "A fémes ötvözetek FÉMTAN, ANYAGVIZSGÁLAT 2011_10_11 2011_10_18 2 A fémes ötvözetek 2.1 A fémes ötvözetek jellemzői 2.1.1 Az ötvözet fogalma, fázisai 2.1.2."

Hasonló előadás


Google Hirdetések