Kon Teräkset Viikkoharjoitus 1. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

Transkriptio

1 Kon Teräkset Viikkoharjoitus 1. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

2 Luennolta: Perustieto eri ilmiöistä Kirjoista: Syventävä tieto eri ilmiöistä Rauta-hiili - tasapainopiirros S-käyrät Karkenevuus ja Jominy-koe Lämpökäsittelyjen suunnittelu ja tulosten arviointi Perusteet: III-periodi Soveltaminen: IV-periodi Timo Kiesi,

3 Viikkoharjoitus #1 - kysymykset Terästeollisuus tänään? Rauta-hiili tasapainopiirros? Perliitti? Timo Kiesi,

4 Muodostakaa käsitys / etsikää tietoa Terästeollisuuden globaali tila: 1. Mikä on maailman terästuotanto jakaantuu maailmassa? 2. Mitkä ovat suurimmat tuottajamaat? 3. Mitkä ovat suurimmat terästuottajat? 4. Miten tilanne on muuttunut ja 1900-luvulta verrattuna nykyiseen tilanteeseen? 5. Mitkä on Euroopan ja Suomen terästeollisuuden koko verrattuna maailman terästuotantoon. Suomalainen terästeollisuus: 6. Missä ovat suomalaiset terästehtaat? 7. Mitä terästuotteita tehtaat valmistavat? 8. Mitä raaka-ainetta suomalaiset terästehtaat käyttävät? Terästeollisuuden ympäristövaikutukset: 9. Millaisia ympäristö- ja yhteiskunnallisia vaikutuksia terästeollisuudella on? 10.Miten terästeollisuus vaikuttaa ympäristöön Euroopassa ja Aasiassa? 11.Millainen on terästeollisuuden asema raaka-aineiden ja energian käyttäjänä? 4

5 Ryhmätehtävä Jako neljään ryhmään Selvittäkää, miten seuraavan koostumuksen mukainen teräs jäähtyy sulasta huoneenlämpötilaan. Merkitkää kaikki faasimuutokset Piirtäkää huoneenlämpötilassa esiintyvä mikrorakenne Nimetkää rakenteet Laskekaa faasien ja rakenteiden osuudet rakenteessa (vipusääntö) Ryhmä 1: 0,15 %C Ryhmä 2: 0,45 %C Ryhmä 3: 0,76 p-% Ryhmä 4: 1,1 p-% Selittäkää, miten eutektoidisessa reaktiossa syntyvä rakenne syntyy 5

6 Faasimuutokset ja lämpötilat Huoneenlämpötilassa esiintyvä mikrorakenne Eutektoidinen reaktio Huoneenlämpötilassa esiintyvien faasien faasiosuudet Alku Puoliväli Loppu 6

7 7

8 Vipusäännön kertaus 0,35 p-% hiiltä sisältävä alieutektoidinen seos on jähmettynyt juuri eutektoidisen lämpötilan alapuolelle. Määritä syntyneiden faasien osuudet vipusääntöä hyväksi käyttäen: a) ferriitin ja sementiitin kokonaismäärät. b) esieutektoidisen ferriitin määrä. c) eutektoidisessa reaktiossa syntyvän perliitin määrä. d) eutektoidisen ferriitin määrä. 8

9 Vipusäännön kertaus Ferriitin kokonaismäärä: W B A B 6,7 0,35 6,7 0,022 0,95 Sementiitin määrä: W Fe A A B 0,35 0,022 6,7 0,022 3 C 0,05 V: Ferriittiä on 95% ja sementiittiä 5%. 9

10 Vipusäännön kertaus Esieutektoidisessa reaktiossa syntyneen ferriitin määrä saadaan piirtämällä jana eutektoidisen pisteen ja ferriitin maksimiliukoisuuden välille ja käyttämällä vipusääntöä. W prim D C D 0,76 0,35 0,76 0,022 0,56 V: Esieutektoidista ferriittiä on 56%. 10

11 Vipusäännön kertaus Eutektoidisessa reaktiossa syntyvän perliitin (ferriitin ja sementiitin lamellinen seos) määrä saadaan joko edellisen tehtävän tai vipusäännön avulla. W tai W perliitti perliitti 100 W C C D V: Eutektoidista perliittiä on 44% prim 0,35 0, % 0,022 0,022 0,44 44% 44% 11

12 Vipusäännön kertaus Eutektoidisen ferriitin määrä saadaan vähentämällä ferriitin kokonaismäärästä esieutektoidisen ferriitin määrä: W W prim W eut W eut W W prim 0,95 0,56 0,39 V: Eutektoidisen ferriitin osuus on 39%. 12

13 Vipusäännön kertaus Eutektoidisen ferriitin määrä voidaan laskea myös vipusäännön ja eutektoidisen pisteen avulla: W W W W eut perliitti perliitti perliitti Eutektoidisessa reaktiossa syntyvä perliitti (kohta c) sisältää siis 88,9% ferriittiä. Eutektoidisen ferriitin määrä saadaan, kun tiedetään syntyvät perliitin määrä sekä ferriitin osuus ko. rakenteesta. Sijoittamalla saadaan: V: Eutektoidisen ferriitin osuus on 39%. BD 6,7 0,76 0,889 AB 6,7 0,022 W W W 0, 440,889 0,39 eut peltiitti perliitti 13

14 Yhteenveto Rauta-sementiitti tasapainopiirros on lähtökohta kaikelle teräksen käytölle. Austeniitin hajoamisessa syntyvät mikrorakenteet poikkeavat toisistaan merkittävästi. Mikrorakenteiden mekaaniset ominaisuudet poikkeavat toisistaan. Kaikkia mikrorakenteita ei pystytä lukemaan suoraan tasapainopiirroksesta. 14

15 Ensi kerralla Bainiitti ja martensiitti S-käyrät Seosaineiden vaikutus 15