2015-08-21
2928
ferit – tuhý roztok uhlíku v železe a. Je hlavní strukturní součástí nízkouhlíkových ocelí.
Je měkký (tvrdost HB = 75), málo pevný (Rm = 260 Mpa),dobře tvárný, feromag.
austeni t – Tuhý roztok uhlíku v železe g. Je dobře tvárný, plastický a nemagnetický.
Austenitické oceli jsou dobře tvárné za studena, jsou však velmi houževnaté
(obtížně obrobitelné).
perlit - Eutektoid metastabilní soustavy – směs feritu a cementitu, mívá lamelární
charakter, s rostoucí rychlostí ochlazování se lamely zjemňují. Žíháním je možno
vytvořit globulární formu. Tvrdost cca 190 HB, pevnost Rm cca 700 Mpa.
V globulární formě je měkčí, lépe tvárný.
ledeburit –Eutektikum metastabilní soustavy – směs austenitu a cementitu (pod teplotou A1
směs perlitu a cementitu). Je tvrdý a křehký.
42. Rovnovážný diagram Fe – Fe3C
[107]
43. Diagram stabilní a metastabilní soustavy železo-uhlík
To je snad to samý jako 42,ne??? (místo C-G, místo L je GE, místo P-GE s pruhem).
44. Vliv Mn, Si, S a P na vlastnosti technických slitin železa
prvky prospěšné – Mn, Si
prvky škodlivé – S, P, (O, H, A)
Síra – obsah síry v ocelích je obvykle nižší než 0,02%. Čím víc S, tím větší křehkost a tím
i lámavost. U litiny je doporučený obsah 0,1%, u speciálních i 0,04%. Sulfid železnatý
zhoršuje vrubovou houževnatost, tvařitelnost za studena a korozi vzdornost.
Fosfor – U většiny ocelí je obsah nižší než 0,03%. U litin se pohybuje v desetinách procent.
Způsobuje lámavost za studena, snižuje vrubovou houževnatost, zvyšuje
přechodovou teplotu, zhoršuje tvařitelnost, zvyšuje křehkost svarů a propouštěcí
křehkost. U litin se plastické vlastnosti mění až od c=0,35%, do 0,4% roste pevnost.
Fosfor zvyšuje odolnost litin proti opotřebení, snižuje součinitele tření a zlepšuje
Slévatelnost.
Mangan – obsah v oceli 1,65%, u litin 0,4 – 1%. Zvyšuje tvrdost, pevnost i houževnatost.
Pouze malá část Mn je vázána v cementitu, který se tím stabilizuje. Slouží také jako
dezoxidační prostředek a jako prostředek k vázání síry a snižování jejího
nepříznivého vlivu.
V litinách Mn stabilizuje cementit, zvětšuje tekutost litiny a tím zlepšuje
homogenitu odlitků. Využívá se ho také pro odsíření litin. Při obsahu větším než
1% litiny křehnou a tvrdnou.
Křemík – v ocelích do obsahu 0,5%, u ocelí na odlitky je jeho přítomnost nutná ke zlepšení slévatelnosti. V šedé litině bývá 0,8 až 2,7%. Křemík zvyšuje pevnost feritu, zhoršuje však tvárnost za studena, zpomaluje fázové přeměny v tuhém stavu.
U litin křemík podporuje grafitizaci. Jeho obsahem se reguluje krystalizace litin. Křemík snižuje teplotu tavení litin a zvyšuje jejich tekutost. S rostoucím obsahem e snižuje obsah uhlíku v eutektiku a eutektoidu.
45. Karbidotvorné a nekarbidotvorné prvky ve slitinách železa
1) karbidotvorné – Cr, Mo, W, V, Ti
2) nekarbidotvorné – Ni, Si
ad1) karbidotvorné - tvoří dva druhy karbidů
a) jednoduché – karbid tvoří přísadový prvek s uhlíkem (TiC,…)
b) komplexní přísadový prvek tvořící karbid může být zčásti nahrazen prvkem jiným
ad2) nekarbidotvorné
Snižují stabilitu cementitu a podporují jeho rozpad na železo a grafit. Podporují tak vznik šedé litiny.
46. Prvky zavírající a otevírající oblast austenitu, schéma příslušného diagramu
austenitotvorné prvky – snižují teplotu A3 a současně zvyšují teplotu A4. V důsledku toho se v binárním systému železo – příslušný přísadový prvek oblast austenitu otevírá. Při vyšších obsazích takového přísadového prvku může teplota přeměny g ® a klesnout až pod teplotu okolí a ocel si zachová austenitickou strukturu i při teplotě okolí. Takovou ocel nyzýváme austenitickou.
[Obr. 4-4 str. 110]
47. Vločkovitost oceli a její potlačení
Vločkovitost – dochází k ní při nadkritickém obsahu vodíku v oceli, která je pak náchylná k vnitřním trhlinám, což negativně ovlivňuje její mechanické vlastnosti. Vločkovitosti oceli lze zabránit dlouhodobým ohřevem (desítky až stovky hodin) při teplotách 650-750 °C. V důsledku tohoto ohřevu se díky podstatnému zvýšení difuzivity vodíku jeho obsah sníží pod kritickou hodnotu.
Žíhání je nutné provést hned po odlévání nebo tváření, před ochlazením, dokud přítomný vodík ještě netvoří molekuly neschopné difuze a tím pádem i vytěsnění z oceli. Po dlouhodobém žíhání je ještě vhodné zchlazovat materiál alespoň do hodnoty 500°C velmi pomalu.
48. Stárnutí ocelí a jeho vliv na mechanické vlastnosti
Termínem stárnutí ocelí se označuje pokles vrubové houževnatosti a tvařitelnosti za studena. To je způsobeno vylučováním dusíku na hranicích zrn a ve skluzových deformačních pásech. Nebezpečí stárnutí lze odstranit přidáním prvků s vyšší afinitou k N než železo, jež tvoří stálé nitridy i za vysokých teplot (Al, Ti).
49. Výroba oceli
Klasické metalurgické procesy
Ocel se získává zkujňováním surového železa a ocelového odpadu. Obsah uhlíku se snižuje na 0,3-1,5 %. Ocelárenský proces probíhá ve dvou fázích. V první fázi se snižuje obsah nežádoucích prvků oxidací. Ve druhé fázi, nazývané rafinační (dezoxidační) se tyto oxidy odstraňují. Dezoxidačními činidly jsou feroslitiny Mn a Si, část kyslíku se odstraňuje Al či komplexními slitinami. Používají se někdy i Ce, La, Pr, Nd, nebo syntetické strusky. Dnes už se ocel dělá v kyslíkových konvertorech (70 %), vysokolegované převážně v elektropecích.
Výroba v kyslíkových konvertorech
Čistý (přes 99 %) kyslík se vhání nad lázeň, teplo vzniká pouze exotermickými reakcemi kyslíku se železem a doprovodnými prvky. Velmi rychlý proces. Při vysokém (2%) obsahu fosforu se používá modifikace s dofoukáváním mletého vápence.
Výroba v elektropecích
Nejkvalitnější oceli. Většinou v obloukových pecích (90 %), zbytek v indukčních. Využívají přímého oblouku. Taví se vsázky 20-100 tun. Snaha o maximalizaci počtu taveb/den a úsporu grafitových elektrod (podařilo se z 5 kg/tunu na 1,5kg/tunu)
Výroba v indukčních pecích
Taví ocel indukčním účinkem střídavého proudu. Středofrekvenční (500-8000 Hz), vysokofrekvenční (300-8000 kHz). Spotřeba energie asi 500-800kWh/t, ale je to hodně rychlý. Kolem kelímku z kyselé či zásadité vyzdívky ovinuta indukční trubka. Nevýhodou je požadavek na vysokou čistotu vsázky. Nemají dostatečný rafinační účinek. Víceméně jen k přetavování.
Speciální procesy
K výrobě vysoce čistých ocelí. Například rafinace dmýcháním prachových látek. Injektáž plněnými profily. Vakuové odplyňování atd.
