TTT-diagram
Vad är ett TTT-diagram och varför är det viktigt i metalltillverknings-/bearbetningsindustrin?
Ett TTT-diagram (Time-Temperature-Transformation diagram) är en grafisk representation som visar fasomvandlingar i en legering, vanligtvis stål, över tid vid olika temperaturer. Genom att förstå vid vilka temperaturer och tider specifika faser bildas kan ingenjörer kontrollera och optimera stålets mikrostruktur, vilket direkt påverkar dess mekaniska egenskaper som hårdhet, duktilitet och seghet.TTT-diagram kan användas för att jämföra olika legeringars respons på värmebehandling och därmed hjälpa till vid valet av rätt material för specifika applikationer.
Varför är det viktigt att hålla ordning på tiden när man bearbetar ett metalliskt material? Ditt svar skall beakta både hur atomer påverkas och hur kornstrukturen påverkas.
Att hålla ordning på tiden under bearbetning av metalliska material är avgörande för att styra atomernas diffusion och därmed de fasomvandlingar som sker. Det är också viktigt för att kontrollera kornstrukturen, vilket påverkar de mekaniska egenskaperna hos materialet. Rätt tidskontroll vid bearbetning och värmebehandling säkerställer att materialet får de önskade egenskaperna, såsom styrka, hårdhet, duktilitet och seghet.
Diagrammet fokuserar på temperaturer under 727° C. Varför?
Under 727°C, särskilt runt den eutektoida kompositionen, sker omvandlingen av austenit till perlit. Denna transformation är avgörande för att bestämma stålets mikrostruktur och mekaniska egenskaper.
Vad betyder beteckningarna A, P, B,S och M?
A (Austenit): En FCC-struktur bildad vid höga temperaturer, känd för sin duktilitet och formbarhet.
P (Perlit): En lamellär struktur av ferrit och cementit, bildad vid eutektoidtemperaturen 727°C, som erbjuder en bra balans mellan styrka och duktilitet.
B (Bainit): En blandning av ferrit och cementit med en nålformig struktur, bildad vid intermediära temperaturer, som är starkare än perlit och segare än martensit.
M (Martensit): En BCT-struktur, bildad vid snabb kylning av austenit, som är mycket hård men också spröd.
S (Sorbait): En finfördelad typ av perlit eller bainit, som bildas genom anlöpning av martensit och erbjuder en god kombination av styrka och seghet.
Vad händer när man ”quenchar” en metallstruktur?
Quenching innebär att snabbt kyla ner en upphettad metallstruktur, vilket leder till bildandet av martensit i stål. Detta resulterar i en mycket hård och spröd struktur med inbyggda restspänningar. För att förbättra segheten och reducera sprödheten behandlas materialet ofta vidare genom anlöpning eller andra värmebehandlingar. Quenching är en kritisk process för att kontrollera och optimera de mekaniska egenskaperna hos metalliska material.
Om vi vill att omvandlingen skall upphöra för att vi skall få en önskad struktur – vad gör vi? Vad heter den behandlingen?
För att stoppa omvandlingen från austenit till perlit och uppnå en önskad struktur använder vi anlöpning. Denna behandling innebär att vi värmer upp det härdade stålet till en temperatur under eutektoidtemperaturen och håller det där för en viss tid innan vi kyler ner det till rumstemperatur. Anlöpning justerar materialets mekaniska egenskaper genom att avspänna materialet, omvandla martensit och bilda en mer stabil och duktil struktur.
a) Snabb kylning till 700°C där provet hålls i 104 sekunder och därefter kyls provet till rumstemperatur
perlit
b) Snabb kylning till 600°C där det hålls i 4 sekunder, snabb kylning till 448°C där det hålls i 10 sekunder, därefter kylning till rumstemperatur
bainit
c) Snabb kylning till 398°C där det hålls i 2 sekunder, därefter kylning till rumstemperatur
martensit
d) Snabb kylning till 400°C där det hålls i 20 sekunder, därefter kylning till rumstemperatur
bainit