Fasdiagram
Ange och förklara vad TE och CE är.
TE (Eutektisk Temperatur): Den temperatur där en eutektisk reaktion sker, vilket är den lägsta temperaturen vid vilken en specifik blandning förblir flytande.
CE (Eutektisk Komposition): Den specifika sammansättningen vid vilken eutektisk reaktion sker, vilket innebär att materialet vid denna komposition övergår från flytande till två fasta faser vid en enda temperatur, TE.
Detta är ett fasdiagram för en legering av bly och tenn. I figuren finns TE och CE utmärkta, samt några ringar. En är helgrön och en är blå-röd-randig. Vad händer vid TE? Vad händer med legeringen struktur? Vad betyder beteckningarna och vad kallas strukturen?
Vid eutektisk temperatur (TE) för en legering av bly och tenn med eutektisk komposition (CE):
Vad händer: Flytande fas (L) omvandlas direkt till två fasta faser (α och β) genom eutektisk reaktion.
Legeringens struktur: En fin lamellär eutektisk struktur bildas, bestående av alternerande skikt av α och β faser.
Beteckningar:
TE: Eutektisk temperatur, där den eutektiska reaktionen sker.
CE: Eutektisk komposition, den specifika sammansättningen där reaktionen inträffar.
Struktur: Eutektisk struktur, finfördelad blandning av två fasta faser, α och β.
Beskriv vad segring är och varför det sker när man arbetar med metaller/legeringar
Segring är en oönskad fenomen där olika element eller föreningar i en legering fördelar sig ojämnt under stelningen, vilket leder till variationer i kompositionen inom materialet.
Segring är ojämn fördelning av element i en legering på grund av skillnader i smältpunkter, kylhastighet och diffusion, vilket kan leda till variationer i materialets egenskaper.
Förklara vad en eutektoid struktur är.
En eutektoid struktur är en mikrostruktur som bildas när en fast lösning omvandlas till två eller flera nya fasta faser vid en specifik temperatur och sammansättning i fast tillstånd. I stål, vid 727°C och 0,8% kol, omvandlas austenit till perlit, en lamellär struktur bestående av ferrit och cementit. Denna struktur bildas genom en eutektoid reaktion och kännetecknas av dess unika lamellära mönster och blandade egenskaper.
Nedan syns ett fasdiagram för järn. I de två cirklarna finns två olika strukturer för järnet avbildade. Ange vad de heter och förklara varför de uppstår.
Ferrit (α-järn):
Struktur: Ferrit har en Body-Centered Cubic (BCC) kristallstruktur.
Uppkomst: Ferrit är den stabila formen av järn vid låga temperaturer och låga kolhalter. Den uppstår under kylning från högre temperaturer och finns vid rumstemperatur i de flesta järnlegeringar med låg kolhalt.
Egenskaper: Ferrit är relativt mjuk och duktil men har lägre styrka jämfört med andra faser som kan finnas i stål.
Austenit (γ-järn):
Struktur: Austenit har en Face-Centered Cubic (FCC) kristallstruktur.
Uppkomst: Austenit bildas vid högre temperaturer i järn-kol-legeringar, specifikt mellan cirka 912°C och 1394°C. Austenit är stabil vid högre kolhalter och högre temperaturer.
Egenskaper: Austenit är mer formbart och kan lösa mer kol än ferrit. Den är också icke-magnetisk.
En viktig detalj i diagrammet är den horisontella linjen vid 727°C. Vad är det för linje? Den har ett särskilt namn och den indikerar ett beteende hos järnet som är mycket viktigt att känna till när man arbetar med järnframställning och bearbetning. Ange namnet, förklara beteendet och varför det är viktigt att känna till.
Eutektoidlinjen: Vid 727°C sker en eutektoidisk reaktion där austenit (γ) omvandlas till en blandning av två fasta faser: ferrit (α) och cementit (Fe₃C). Denna blandning bildar en mikrostruktur som kallas perlit som är en lamellär struktur bestående av alternerande skikt av ferrit och cementit. Att förstå denna linje är avgörande för att kontrollera stålets mikrostruktur och därmed dess mekaniska egenskaper genom värmebehandling och bearbetning.
Vad kallas den struktur som visas i den randiga cirkeln och varför uppstår den? Vad har denna struktur för betydelse för materialets mekaniska egenskaper?
Perlit uppstår vid en specifik temperatur, 727°C, under en process som kallas eutektoidisk omvandling. När austenit (γ-järn) i en legering med cirka 0,8% kol kyls ner genom denna temperatur, omvandlas den till en blandning av två fasta faser: ferrit (α-järn) och cementit (Fe₃C). Perlit bildas som en lamellär (skivformig) struktur där tunna lager av ferrit och cementit alternerar. Detta sker eftersom de två faserna söker att minimera den totala energin i systemet genom att bilda ett finfördelat, regelbundet mönster. Ger stålet en god kombination av styrka, hårdhet, seghet och slitstyrka.