MATERIJALI I PROIZVODNI POSTUPCI Ak.god. 2011/2012 ... - FSB

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.1 Tvari, sirovine i tehnički materijaliPrimjer: proizvodi od bakraKristal rudačekalkopirita CuFeS 2Profili od bakraDijelovi izmjenjivačatopline od bakra1.1 Tvari, sirovine i tehnički materijaliSVOJSTVA TVARI: gustoća, toplinskavodljivost, toplinski kapacitet, električnavodljivost/dielektričnost, magnetičnost,kemijska svojstva, optička svojstva,modul elastičnosti, XRD difraktogram ...SVOJSTVA POLUPROIZVODA -svojstva materijala: mehanička ,tribološka, korozijska (svojstva ovisna ouvjetima ispitivanja, obliku i dimenzijamaispitne epruvete, mikrostrukturi i stanjumaterijala)SVOJSTVA I PONAŠANJEMATERIJALA U GOTOVOMPROIZVODU – eksploatacijska svojstva(svojstva ovisna o svojstvima materijala,konstrukciji proizvoda i uvjetimaeksploatacije)α-Fe2

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.4 Razine građe materijalaRazine građe materijalaKristalna rešetkaJedinična ćelija1.5 Kristalni sustavi metala i leguraKristalni sustav:- kristalne osi simetrije- kutevi između osi- parametri po kristalnim osima: a,b,c(najmanja međusobna udaljenost atoma)- pripadni broj atoma (PBA)- koordinacijski broj (KB)- faktor gustoće slaganja atoma (FGSA)4

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.5 Kristalni sustavi metala i leguraKubični kristalni sustavOsnovnajedinična ćelijaα-Fe, Cr, Moγ-Fe, Cu, Al, Au, AgOvisnost parametra jedinične ćelije o polumjeru atoma i tipu ćelije:A) Prostorno centriranajedinična ćelija (BCC)B) Plošno centriranajedinična ćelija (FCC)1.5 Kristalni sustavi metala i leguraHeksagonski kristalni sustav(Zn, Co, Cd)Osnovna jedinična ćelijaGusto slagana heksagonska jedinična ćelija (HCP)5

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.5 Kristalni sustavi metala i leguraKlizni sustav = klizne ravnine + klizni pravci(ravnine i pravci najgušće zaposjednutosti atomima)BCC FCC HCPShematski prikaz nastanka plastične deformacije metala:1.6 Polimorfija (alotropija, promjena kristalnog sustava)(promjena tipa jedinične ćelije metala ili legure uslijed promjene temperature ili/i tlaka)Alotropske promjene čistog željeza pri hlađenju i grijanju6

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.7 Kristali leguraI. Kristali mješanci (supstitucijski, intersticijski) II. Kristali intermetalnog spojaa) supstitucijski - primarnečvrste otopine u kojimaelementi osnovnog metala ielementi legirnog metalatvore zajedničku kristalnurešetkub) intersticijski – čvrste otopine ukojima su atomi legirnihelemenata (nemetala) značajno sumanji od atoma osnovnog metala ismještaju se u praznine kristalnerešetkečvrste otopine u kojima elementiosnovnog i legirnog metala tvore novukristalnu rešetkuIII. Kristali kemijskog spojačvrste otopine u kojima je jednakomponenta nemetal koji s nekimmetalom tvori novu kristalnu rešetkuNaClIV. Mješani kristaličvrste otopine u kojima je jednakomponenta potpuno netopljiva u drugojCu-Pb legure1.8 Nesavršenosti (nepravilnosti) kristalne građe metala i leguraI. Točkaste (nuldimenzijske)nesavršenostiII. Linijske (jednodimenzijske) nesavršenosti -dislokacije: A) bridne B) vijčane2131 – praznina (vakancije)2 – intersticijski atom3 - supstitucijski atom7

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.8 Nesavršenosti (nepravilnosti) kristalne građe metala i leguraIII. Površinske (dvodimenzijske) nesavršenosti -- granice zrna: A) malokutne, B) velikokutne(A)(B)Granice polikristala čistog željezapromatrane elektronskim mikroskopom(označeni kutevi: 105 o , 125 o , 130 o )1.8 Nesavršenosti kristalne građe leguraIII. Površinske (dvodimenzijske) nesavršenosti legura- granice faza:a) koherentneb) polukoherentnec) nekoherentned) granice dvojnih kristala8

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.9 Dijagrami stanjaKrivulje vrlo sporog hlađenja:a) čistog metala b) legure1.9 Dijagrami stanjaKonstrukcija binarnog dijagrama stanja9

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.10 Dijagrami stanja legura sa sustavom potpune topivostiKonstrukcija binarnog dijagrama stanja legure A-B(komponenta B potpuno je topiva u osnovnom metalu A)1.10 Dijagrami stanja legura sa sustavom potpune topivostiBinarni dijagram stanja međusobnopotpuno topivih komponenti A i BPolužno pravilo(npr. računanje masenog udjela taline w(T)=? i krutine w(K)=? na temperaturi ϑ 1(1)(2.a)(2.b)(2.c)(3.a)(3.b)10

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.10 Dijagrami stanja legura sa sustavom potpune topivostiAnaliza skrućivanja legure Cu-25%Ni u dijagramu stanja Cu-Ni1.11 Eutektički dijagrami stanjaDijagrami stanja legura potpune topivosti u tekućem stanju i djelomične topivosti učvrstom stanjua) Opći oblik eutektičkog dijagrama stanjab) Karakteristične krivulje hlađenja11

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.11 Eutektički dijagrami stanjaAnaliza skrućivanja legura u dijagramu stanja Pb-Sn1.12 Eutektoidni dijagrami stanjaDijagrami stanja leguras alotropskommodifikacijom tj.djelomičnom topivostilegirajućih elemenatapri sekundarnojkristalizaciji u čvrstomstanjuOpći oblik dijagrama dijagrama stanja s potpunom topivosti komponenata u primarnojkristalizaciji i djelomičnom topivosti u sekundarnoj kristalizaciji12

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.13 Fe-C dijagram metastabilne kristalizacijeMikrostrukturne faze(konstituenti):F ... ferit (α’, α id )A ... austenit (γ’, γ e )K ... karbid (cementit)(Fe 3 C’, Fe 3 C e ,Fe 3 C’’, Fe 3 C id )Pseudo faze (konstituenti):L ... ledeburit (eutektik)L = γ e + Fe 3 C eP ... perlit (eutektoid)P = α id + Fe 3 C idShemtski prikaz faza u dijagramu stanja metastabilno skrućenih legura željezo-ugljik1.14 Mikrostrukturne faze metastabilno skrućenih Fe-C leguraFe-C legura s 0,45 %CF + P = α’ + (α id + Fe 3 C id )Fe-C legura s 1,2 %CK’’ + P = Fe 3 C’’+(α id + Fe 3 C id )Fe-C legura s 0,8 %CP = α id + Fe 3 C idMikrostruktura metastabilno skrućenih legura željezo-ugljik (nagriženo 3%NITAL)13

FSBZavod za materijale Ak.god. 2011/2012TVZ-stručni studij mehatronikeMaterijali i proizvodni postupci1.15 Dodatna literatura14