Fazni diagram Fe-C

[jakaSi]

hej imam težave pri razumavanju koncepta faznega diagrama Fe-C.
Iz plavža dobimo beli grodelj, ki ga nato z npr. ponovčno tehnologijo prečistimo. Na tem mestu pa me zanima kako povezavo ima postopek predelave jekla s faznim diagramom.


Kot vir informacij imam učbenika Lastnosti gradiv (Roko Žarnić) in Materials for Civile and construction engineers (Michael S. Mamlouk, John P. Zaniewski).
Kot berem čisto železo pri počasnem ohlajanju doživlja naslednje preobrazbe: pod 912C ima kristalno strukturo ferit (alfa železo), ki ima telesno centrirano mrežo (body center cubic). Pri 912C se struktura spremeni v ploskovno centrirano mrežo (face center cubic) in ji rečemo avstentit (gama železo). Nato pri 1394C se spet spremeni nazaj v telesno centrirano mrežo in nato pri 1539C se spremeni v talino.

Zdaj pa vprašanje... Če uporabljam nosilec iz 100% železa v konstrukciji, kaj mi vrednsoti pri 912C pomagajo, saj je temeperatura zunaj največ 50C torej so atomi razporejeni v pojavni obliki ferit.

Mi lahko pomaga kdo to uganko razrešiti ker mi ni jasno.
Najlepša hvala in lp

[uros99]

Ne razumem, kaj ti bo fazni diagram pri takšnih majhnih temperaturah. Edini vpliv ki bo bo relaksacija končana kakšen dan prej

[jakaSi]

no sej zato sprašujem ...
Sem še malo bral in me zanima če sem pravilno razumel.
Recimo, da dodamo v lonec železo in 0.77% ogljika. Potem segrevamo. Segrejemo na 1200C. V tem trenutku, bo imelo železo obliko avstentit. Potem če ga počasi ohlajamo, do sobne T bo pri 727C prešel avstentit v ferit in cementit.

Zanima me ali je ta trditev pravilna. Če se je železo počasi ohlajalo je pri sobni T lahko le v obliki ferit + cementit oz. ferit (alfa železo), ki ima lahko pri sobni T raztopljenega le 0.008% ogljika.

Če je me zanima kaj nam sploh pomaga vedenje, da ima železo z 0.77% ogljika pri T nad 727C obliko avstentit pri manjši pa ferit in cementit.

A mogoče, da vemo, da npr. martenzitno jeklo nastane pri hitrem ohlajanju iz. avstentitne faze?

hvala in lp

[uros99]

Če daš v lonec jeklo s 0,77% C (če daš železo in potem C nanj bo proces malo drugačen) in glede na tvoj diagram segrevaš bo pri 723 °C doseglo evtektik (najnižje možno "tališče" navednice so zato ker avstenit ni talina) in tam se bo kubično centrirana rešetka spremenila v ploskovno centrirano - avstenit (glej tudi Strojniški priročnik, tam je tudi razloženo).

Pri cca. 1400 °C je solidus linija - pod to linijo imaš 100% trdnino, nad to linijo pa začne nastajati talina. Pri cca. 1500 °C je liquidus linija, nad to linijo je 100% talina (temperature sem odčital iz tvojega grafa).

Če počasi ohlajamo ne pride (za prakso je to zanemarljivo) do cementita. Poglej tudi poglavje o žarjenju.

Cementit je načeloma oblika C. Železo lahko žariš predvsem zaradi deformacij kristalne rešetke zaradi npr. plastične obdelave, ne pa zaradi toplotne obdelave (mislim na kaljenje), ker ima železo oz. bolje rečeno feritno jeklo premalo ogljika, da bi prišlo do znakov povečane trdote zaradi kaljenja. Torej tvoja razlaga o cementitu v železu odpade.

Vedenje o 727 (mislim, da nekatera literatura navaja tudi 723 ampak so 4 stopinje zanemarljive) potrebuješ za temperaturo kaljenja oz. tudi nekaterih tipov žarjenja.

Kaljenje je toplotna obdelava, kjer jeklo segreješ v avstenitno stanje tako, da se odvečen ogljik v jeklu razporedi v rešetko, nato pa hitro ohladiš, zato, da ti ta C ne pobegne iz rešetke zaradi spremembe stanja jekla.

Iz vidika napetosti zaradi zunanjih obremenitev pri večini primerov v naravi pa si nimaš s tem diagramom kaj pomagati, ker so temperature (do 100 °C) prenizke, da bi sploh lahko kaj naredili.
Najmanjša T je pri popuščanju po žarjenju (oz. poboljšanju), okoli 200 °C.

[jakaSi]

aha hvala
Mene zanima če sem dojel postopek produkcije železovih zlitin.
Železove rude damo skupaj s koksom, apnenecem in dodatki v plavž. Iz plavža dobimo beli grodelj (ogljik kot železov karbid - Fe3C - cementit) in še sivi grodelj in sfero litini.

Beli grodelj vsebuje okoli 4% ogljika in silicij ter žveplo.
S konverterjem, Siemens-Martinovo pečjo, obločno električno pečjo ali ponovco lahko ta beli grodelj pretvorimo v jeklo, ki ima ustrezno količino ogljika in je v neki obliki - ingot, nima pa ustrezne mikrostrukture in s tem povezanih mehanskih lastnosti.

Zaradi tega ga nadalje obdelamo, kjer pride v poštev fazni diagram Fe-C. Te obdelave so npr:
normalizacija, ki sestoji iz avstentizacije in hlajenja na zraku, kjer jeklo dobi normalno tj. perlitno mikrostrukturo.
kaljenje, ki sestoji iz avstentizacije in dovolj hitrega hlajenja, da se znaten del (najbolje ves) avstentita preoblikuje v martenzit.

Če povzamem fazne diagrame potrebujemo zato, da vemo v kateri kristalni obliki je jeklo ob podani količini ogljika. Glede na to lahko potem izberemo način toplotne obdelave, da zagotovimo mikrostrukturo, ki zagotavlja željene mehanske lastnosti na našem temperaturnem intervalu.

Je ta povzetek pravilen?

hvala in lp

[uros99]

Pred taljenjem oz. redukcijo moraš rudo pripraviti - bogatiti oz. odstraniti t.i. jalovino.

Abstraktno bi lahko rekli tako:
- Očistiš rudo,
- Stališ rudo,
- Dobiš plavžni plin, žlindro in seveda grodelj,
- Grodelj očistiš (žilavljenje),
- Dobiš jeklo,
- Z jeklom delaš praktično karkoli.

Nadaljno obdelavo pa lahko povzameš veliko bolj na splošno (načeloma najprej jeklo nekam vliješ), nato pa sledi toplotna obdelava:
- Žarjenje (relaksacija, normalizacija, popuščanje ...)
- Kaljenje (oz. poboljšanje)
- Naogljičevanje
...

Potem pa lahko vsako posebej razločiš (miselni vzorec za učenje mikrostrukture ipd. je najboljši za razumevanje)

Pri toplotnih obdelavah pa ti pride v poštev fazni diagram, pa tudi T-t diagrami.

Pri normalizaciji moraš paziti, če se prav spomnim je segrevanje na 1200 °C - na zraku se hitro veže s kisikom - FeO ne rabiš, zato se ga normalizira tudi v nevtralni atmosferi - glej zadnjo skupino periodnega sistema elementov.

Zadnji odstavek si sicer nespretno napisal ampak vidim, da razumeš bistvo. Toplotne obdelave ne izbiraš glede na temperaturo in %C ampak obratno, ker konstrukter določi toplotno obdelavo.

Ni za kaj

[jakaSi]

hvala za pomoč
kar se dodatnih miselnih vzorcev tiče za posamezno vrsto nadaljne obdelave jih vsaj trenutno ne bom naredil, bom pa se naučil poimenovati nekaj načinov.

Učim se namreč za predmet Gradiva na FGG in vsaj pri tem predmetu tako podrobno znanje o kovinah ni zahtevano. Bo pa to zagotovo prišlo v poštev pri jeklenih konstrukcijah ampak do tam je še najmanj leto. Sem pa našel veliko uporabnih reči v Krautovem strojniškem priročniku, tako da hvala za omembo strojniškega priročnika.

Če se mi pojavi še kaka nejasnnost bom vprašal
Najlepša hvala

[uros99]

Ni problema. Nekaj imaš tudi v knjigi Grum: Gradiva. Zelo lepo povedano.

Lp

[jakaSi]

hej naletel sem še na eno težavo.. izraz grodelj.

Pod grodelj si predstavljam produkt, ki pride iz plavža in ima visoko vsebnost ogljika (4%) in nečistoč.

V strojniškem priročniku grodelj pravijo vsem železovim zlitinam z vsebnostjo ogljika nad 2,06%.
V učbeniku Lastnosti gradiv pa je napisano, da je železo z vsebnostjo ogljika med 2-4.5% lito železo.

Zanima me ali je grodelj in lito železo sopomenka in ali je železove litine dobivamo z litjem prečiščenega, rafineranega (žilavljanje) grodlja ali kar iz produkta plavža.

Ali gre mogoče samo za to, da sicer bi lahko pridobili sivo litino tudi iz grodlja direktno iz plavža ampak ker je preveč nečistoč rafiniramo ta grodelj, pri tem pa vsebnosti ogljika dejansko ne zmanjšamo preveč.

[uros99]

Železova litina je vsako vlito jeklo, kateri ima vsebnost ogljika več kot 2,06 %. Vse kar je pod 2,06 % in je vlito je jeklena litina. Čeprav je v praksi ta 2,06 % bolj širši, ker obstajajo tolerance; npr. jeklo 210Cr12 ima normiran 2,1 % C ampak se uvršča pod jekla.

Pod grodelj si jaz predstavljam enako. Morda bi tukaj lahko bil komentar nekoga, ki se ukvarja z jeklo - pridelavo.
SP pa pravi to kar si navedel. Torej lahko rečeš grodelj, saj imaš referenco v SP.

Mislim pa takole: Večji kot je % C v jeklu težje se to jeklo odrezuje, lažje se lije. Zato mislim, da je poimenovanje železova litina (> 2,06% C). Grodelj pa je verjetno mišljeno splošno snov z danim intervalom %C.

Predstavljaj si takole: (Pod grodelj): npr. jeklo z x % C, ki ga kupiš v neki železarni, oblika ni definirana.
(Železova litina): Ti imaš doma stroj za npr. vlečenje jekla in to jeklo, ki si ga kupil v železarni sedaj obdelaš in dobiš npr. okrogle palice.
Material se ni spremenil, spremenila se je le oblika - od tod ime drugo.

Če se motim, naj me kdo popravi.

Lp