Keskinopea jäähtyminen: A => Bainiitti

Samankaltaiset tiedostot
Fe - Nb - C ja hienoraeteräkset

Raerajalujittuminen LPK / Oulun yliopisto

Lapin alueen yritysten uudet teräsmateriaalit Raimo Ruoppa

Faasimuutokset ja lämpökäsittelyt

Terästen lämpökäsittelyn perusteita

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 2. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikan laitos

Binäärinen tasapaino, ei täyttä liukoisuutta

Ultralujien terästen hitsausmetallurgia

Deformaatio. Kiteen teoreettinen lujuus: Todelliset lujuudet lähempänä. σ E/8. σ E/1000

CCT -diagrammi. Austeniitti. Lämpötila. Martensiitti. Aika Hiiliekvivalentti kasvaa (CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15) Hitsattavuus huononee

Luento 5 Hiiliteräkset

Luento 2 Martensiitti- ja bainiittireaktio

Lujat termomekaanisesti valssatut teräkset

Metallien plastinen deformaatio on dislokaatioiden liikettä

Luento 1 Rauta-hiili tasapainopiirros Austeniitin hajaantuminen perliittimekanismilla

Teräkset Kon kurssi Tekn. tri Kari Blomster LÄMPÖKÄSITTELY KARKAISUT Karkaisu ja päästö

Esitiedot. Luento 6. Esitiedot

Luento 3. Kon Teräkset DI Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Sulametallurgia (Secondary steelmaking)

Dislokaatiot - pikauusinta

Luento 4 Karkenevuus ja pääseminen. Kon Teräkset DI Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Kon Teräkset Harjoituskierros 6.

KJR-C2004 materiaalitekniikka. Harjoituskierros 2

Metallien plastinen deformaatio on dislokaatioiden liikettä

RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET

Kon Teräkset Harjoituskierros 7. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

Luento 2. Kon Teräkset DI Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Metallit jaksollisessa järjestelmässä

Valurauta ja valuteräs

Rauta-hiili tasapainopiirros

Hakemisto. C CCT-käyrä... ks. S-käyrä CVD-pinnoitus...ks. kaasufaasipinnoitus

Kon Teräkset Viikkoharjoitus 1. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikan tutkimusryhmä Koneenrakennustekniikka

LUJIEN TERÄSTEN HITSAUSMETALLURGIA

Chem-C2400 Luento 3: Faasidiagrammit Ville Jokinen

Metallit

PL OULUN YLIOPISTO PUH. (08) TELEKOPIO (08) pentti.karjalainen oulu.fi

Ultralujien kuumavalssattujen rakenneterästen hitsattavuus - kirjallisuustutkimus

Muottiin karkaisun metallurgia

HITSAUSVIRTALÄHTEEN OHJAUS LÄMMÖNTUONNIN JA JATKUVAN JÄÄHTYMISEN S-KÄYRÄN PERUSTEELLA

TERÄKSEN KÄYTTÄYTYMINEN ÄÄRIOLOSUHTEISSA.

Mak Materiaalitieteen perusteet

Valunhankintakoulutus Pirjo Virtanen Metso Lokomo Steels Oy. Teräsvalujen raaka-ainestandardit

Makroskooppinen approksimaatio

Teräslajit. Huom. FeP01-06 = DC01-06

Esipuhe. Helsingissä heinäkuussa 2004 Lämpökäsittelyn toimialaryhmä Teknologiateollisuus ry

Metallin rakenteen mallintaminen

CHEM-C2400 MATERIAALIT SIDOKSESTA RAKENTEESEEN (5 op) Laskuharjoitus 1

I. Lämpökäsittely. I.1 Miksi? Pekka Niemi - Tampereen ammattiopisto. Valukappaleita lämpökäsitellään seuraavista syistä:

Valurautojen lämpökäsittelyt. SVY opintopäivät Kaisu Soivio

Metallit

Metallurgian perusteita

B.1 Johdatus teräkseen

Valujen lämpökäsittely

Tina-vismutti juotosmetallin binäärinen seos Tekijä: Lassi Vuorela Yhteystiedot:

Metallit

Ruostumattomat teräkset luento SHY Oulun paikallisosaston 50 v. juhlaseminaarissa

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta Konetekniikan koulutusohjelma. Heidi Koskiniemi

Tina-vismutti -juotosmetallin binäärinen seos

UDDEHOLM VANADIS 4 EXTRA. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Käyttökohteet. Ominaisuudet. Yleistä. Työkalun suorituskyvyn kannalta

Fysikaaliset ominaisuudet

Esitiedot. Valuraudat. Esitiedot. Esitiedot

Alieutektoidisen teräksen normalisointi

UDDEHOLM UNIMAX 1 (5) Yleistä. Käyttökohteet. Mekaaniset ominaisuudet. Ominaisuudet. Fysikaaliset ominaisuudet

Kon Harjoitus 8: Ruostumattomat teräkset. Timo Kiesi Koneenrakennuksen materiaalitekniikka Aalto-yliopisto

Lujat teräkset seminaari Lujien terästen hitsauksen tutkimus Steelpoliksessa

Metallivaahtolujitteiset ballistiset suojausmateriaalit, osa III Tilanne Mikko Nieminen ja Tuomo Tiainen

Terästen lämpökäsittelyt

Tina-vismutti seos juotosmetallina

Luento 5. Pelkistys. Rikastus

Metallit

SEOSAINEIDEN VAIKUTUKSET TERÄSTEN HITSATTAVUUTEEN. MIKRORAKENTEEN MUUTOKSET HITSAUSLIITOKSESSA.

ERIKOISTERÄSTEN AIHIOKÄSITTELYT JA NIIDEN VAIKUTUS LOPPUTUOTTEEN OMINAISUUKSIIN

KJR-C2004 materiaalitekniikka. Harjoituskierros 3

Ferriittisten ruostumattomien terästen hitsattavuus ja hitsialueen muovattavuus

Puukkoteräkset. Juha Perttula. Juha Perttula, Puukkoteräkset 1

UDDEHOLM VANADIS 10. Työvälineteräksen kriittiset ominaisuudet. Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Työvälineen suorituskyvyn kannalta

UDDEHOLM MIRRAX ESR 1 (5) Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Fysikaaliset ominaisuudet. Vetolujuus huoneenlämpötilassa.

Ferriittiset ruostumattomat teräkset ja niiden hitsaus. May 12,

RUOSTUMATTOMIEN TERÄSTEN MEKAANISET OMINAISUUDET 3/11/13

UDDEHOLM VANADIS 6. Työkaluteräksen kriittiset ominaisuudet. Yleistä. Ominaisuudet. Käyttökohteet. Työkalun suorituskyvyn kannalta

Kon Luento 12 -Säteilyhaurastuminen -Mikrorakenteen vaikutus murtumiseen -Yhteenveto -CASE: Murtumismekanismien yhteisvaikutukset

NUORRUTUSTERÄSTEN SUOTAUMAT JA NIIDEN VAIKUTUS MEKAANISIIN OMINAI- SUUKSIIN

Valmistushitsaus S E O S T A M A T T O M I E N J A R U O S T U M A T T O M I E N T E R Ä S T E N H I T S A U S. A 2. 1

Korkeiden lämpötilojen teräkset

CHEM-A1410 Materiaalitieteen Perusteet Luento 3: Mekaaniset ominaisuudet Ville Jokinen

Puukkoteräkset. Juha Perttula. Juha Perttula, Puukkoteräkset 1

TERÄSTEN STANDARDINMUKAISET SEOSAINEPITOISUUDET JA NIIDEN VAIHTELUIDEN VAIKUTUS HITSATTAVUUTEEN

Mak Sovellettu materiaalitiede

Kulutusta kestävät teräkset

Lovilujittuminen. Lovessa kolmiaksiaalinen jännitystila Lovessa materiaali käyttäytyy kuin se*olisi lujempi

Corthal, Thaloy ja Stellite

Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen

Esitiedot. Valuraudat. Miten pallografiitin ydintyminen ja kasvu poikkeaa suomugrafiitin ydintymisestä ja kasvusta?

ThyssenKrupp Steel Europe

Valuraudat.

B.3 Terästen hitsattavuus

Valuraudat.

Korjaushitsauskäsikirja

Optim erikoisluja teräs. Nostureiden uusi sukupolvi - teoriasta käytäntöön.

TERÄKSISTÄ Terästen luokittelusta

Transkriptio:

Keskinopea jäähtyminen: A => Bainiitti Fe 3 C F = Bainiitti (B) C ehtii diffundoitua lyhyitä matkoja. A A A A Lämpötila laskee è

Austeniitti Ferriitti Austeniitti => ferriitti muutos : atomit siirtyvät samanaikaisesti austeniittijärjestyksestä ferriittijärjestykseen (Bainiittinen ferriitti = Bainiitti)

Bainiitti tai bainiittinen ferriitti Austeniitti (bainiittinen) ferriitti -rintama samankaltainen kuin austeniitti martensiitti -rintama Hiiliatomit eivät ehdi liikkua yhtä nopeasti kuin ferriitti austeniitti rintama Hiili joutuu jäämään hetkeksi liuokseen ferriitissä Hiili erkautuu Fe3C:ksi joko liikkumalla myöhemmin faasirintamaan (yläbainiitti) tai erkautumalla bainiitin sisään (alabainiitti) faasimuutoksen aikana

Bainiitinkin muodostuminen aiheuttaa leikkausmuodonmuutoksen Austeniitti Bainiitti bainiittikiteen väärä muoto aiheuttaa mikrojännityksiä ja dislokaatioita

Bainiitti FESEM -mikroskoopissa (yläbainiitti)

Monenlaista bainiittia kyllä löytyy! (S. Zajac)

Bainiittiset teräkset Bainiitti löytyy kuumalujista teräksistä Rautatiekiskoista Öljy- ja kaasuputkista Rakenneteräksista (Ruukin Optim 960 QC)

CCT-diagrammi Continuous Cooling Transformation Diagram

CCT-diagrammi Lämpötila Austeniitti Faasimuutos korkeassa lämpötilassa. Laajenema ei aiheuta sisäisiä jännityksiä Ferriitti + perliitti Ms-lämpötila Bainiitti Martensiitti Aika Hiiliatomit liuoksessa => sisäisiä jännityksiä Leikkausmuodonmuutos ja laajenema matalassa lämpötilassa => enemmän jännityksiä enemmän dislokaatioita pienemmät kiteet (alirakenne)

Suuri lujuus ja kovuus Nopea jäähdytys Faasimuutos alhaisessa lämpötilassa Suuri määrä kidevirheitä, sisäisiä jännityksiä, raerajoja, aliraerajoja, hiiltä liuoksessa Suuri lujuus ja kovuus Paras tulos jos 100 % martensiittia

CCT -diagrammi Lämpötila Austeniitti Martensiitti Enemmän seosaineita (C, Mn, Cr, Mo, B ) kriittinen jäähtymisnopeus pienempi Aika Hiiliekvivalentti kasvaa (CEV=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15) Hitsattavuus huononee

100% martensiittia Kovuus ja lujuus säädetään hiilipitoisuudella 370HB: 0.09%C (Optim 960 QC) 400HB: 0.13%C (Raex 400 tai Optim 1100 QC) 500HB: 0.24%C (Raex 500) HRC = 20 + 60 (%C) Muut seosaineet määräävät tarvittavan jäähtymisnopeuden 100%:n martensiitin saamiseksi mutta eivät vaikuta martensiitin kovuuteen

Martensiitin lämpökäsittely Martensiitti ferriitti jossa paljon sisäisiä jännityksiä kiteen virheellisyysaste suuri kova, kulutuskestävä sitkeys rajallinen mutta matalahiilipitoisuuksilla (<0.1%) aika hyvä Päästö / Nuorrutus lämpökäsittely n. 600 C:ssa parannetaan martensiitin sitkeyttä (>0.1%C) hyvä rakenneteräksille

Termomekaaninen valssaus + kontrolloitu jäähdytys Raahen NJ-levyt Optim 500ML Also called pancaking Raahen suorakarkaistut teräkset esim. Optim 960QC, Raex 400.. Raahen DQT teräs Optim 700QL Klaus Hulka

Austeniitti => Ferriitti -muutoksen ydintyminen Ferriitti Atomjärjestysmuutos helpoin austeniitin raerajoilla missä vapaata tilaa... Austeniitti... tai siellä missä on paljon dislokaatioita

TM -valssaus + kontrolloitu jäähdytys

TM -valssaus + kontrolloitu jäähdytys Pähkinäkuoressa: Pienempi austeniittiraekoko => pienempi ferriitiraekoko tai bainiitti- tai martensiittirakenne jäähdytyksen jälkeen. Lisäksi: nopeampi jäähdytys => pienempi ferriittiraekoko. Pienempi raekoko => korkeampi lujuus ja iskusitkeys

Mikroseosaineiden erkautuminen Ruukin Optim MC nauhat: hienot NbCtai VC- tai TiC-erkaumat muodostuvat ferriittiin kun kelauslämpötila n. 600 C Ruukin Optim MC nauhat: esim. 420 MC Klaus Hulka

Hienoraeteräksiä pelkällä lämpökäsittelyllä: normalisointi lämpötila A 3 A 1 Mekanismi seuraavilla sivuilla γ γ+ α α+perliitti Isorakeinen α+perliitti aika hienorakeinen α+perliitti

Fe - C faasidiagrammi = Faasit vain termodynaamisessa tasapainotilanteessa A 3 A 1 Austeniitti = pkk-kide, johon C liukenee hyvin. Ferriitti = tkk-kide, johon C liukenee vain vähän. Fe 3 C = monimutk. kide 0.15%C Ferrite + cementite

Normalisointi Kuumennuksessa ferriitti + sementiitti => austeniitiksi (vihreät rakeet) ydintyvät F:n raerajoille A3-lpt:n yläpuolella (noin 900 C). Kokonaan austeniittirakeita. Austeniitin raekoko pienempi kuin alkuperäisen ferriitin raekoko A3-lpt:n alapuolella ferriittirakeet ydintyvät austeniittiraerajoille ja kasvavat austeniitin kustannuksella Normalisoinnin lopputulos = ferriitin raekoon pienentaminen => lujempi ja sitkeämpi Huoneen lämpötilassa Punaiset rakeet: isorakeinen ferriitti Mustat alueet: sementiitti (Fe3C) Tai ferriitti + sementiitti (perliitti) Sovellus Esim hienorakeiset sitkeät rakenneteräkset esim. myötölujuus 355 MPa Alhaisemmassa lpt:ssa jäljellä oleva austeniitti muuttuu ferriitiksi + sementiitiksi = perliittiksi (ks. kuva seuraavalla sivulla

Todellinen ferriitti - perliitti mikrorakenne Perliitti = ferriitti + sementiittilevyjä (Fe 3 C) Levyjen välinen etäisyys n. 0.1-1 mikron riippuen jäähtymisnopeudesta ferriitti Fe - 1,2%Mn - 0,15%C; ilmajäähdytys

Martensiitin ja bainiitin lujuus ja sitkeys David Porter 25.10.2011

Hiilen vaikutus Ms-lämpötilaan ja mikrorakenteeseen Huom! martensiitin mikrorakenne muuttuu hiilipitoisuuden funktiona. Lath = säle = ferriitissä suuri dislokaatiotiheys. Plate = levy = ferriitissä myös tiheästi kaksosia

Hiilen ja päästön vaikutus martensiitin kovuuteen Suurempi hiilipitoisuus => matalampi Ms => suurempi kovuus (lujuus) => heikompi sitkeys... Iskusitkeyden transitiolpt Kovuus / lujuus

Raekoko martensiitissa ja bainiittissa

Raekoko martensiitissa ja bainiittissa Säle (lath) sälerajat ovat pienkulmaraerajoja => ferriitin {100}-tasot ovat melkein samassa orientaatiossa rajan molemmilla puolella => lohkomurtuma etenee helposti niiden läpi Paketti (packet) & blokki (block) säleet muodostavat blokkeja joiden sisällä kiteet ja {100}-tasot ovat suurin piirtein samansuuntaisia, mutta blokkirajat ja pakettirajat ovat suurenkulman rajoja. paketin ja blokin ero liittyy säleiden orientaatiovariantiin

iskusitkeys, J Pääjännitys MPa Lämpötila Lämpötila Kriitinen jännitys lohkomurtuman kasvuun, σ c myötämisjännitys V-loven alla, σ m Karkeasti, σ c on riippumaton lämpötilasta, se kasvaa jos raekoko tai karbidipaksuus pienenee. σ m kasvaa voimakkaasti lpt:n pudotessa. Koko käyrä nousee kun teräksen lujuus nousee. Leikkauspiste => transitiolpt, jolloin pienempi raekoko => matalampi trans.lpt. ja lujempi teräs tai isommat karbidit => korkeampi trans.lpt

Martensiitin ja bainiitin iskusitkeydestä Edellisen kuvan perusteella: Lujempi teräs => taipumus korkeampaan ITT:hen Pienempi raekoko => matalampi ITT Bainiitti Martensiitin efektiivinen raekoko pienenee jos perinnäinen austeniittiraekoko pienenee => parempi iskusitkeys Yläbainiitin sitkeys heikko paksujen karbidikalvojen takia Alabainiitti sitkeys hyvä ohuiden karbidien takia yhdistettyyn pieneen efektiiviseen raekokoon iskusitkeys paranee kun %C pienenee (lujuus laskee) Martensiitti Martensiitin efektiivinen raekoko (pakettikoko) pienenee jos perinnäinen austeniittiraekoko pienenee => parempi iskusitkeys Martensiitin iskusitkeys paranee kun %C pienenee (lujuus laskee) Martensiitin päästö => lujuus pienee (hyvä iskusitkeydelle) karbidit kasvavat (huono iskusitkeydelle). Lopputulos kuitenkin positiivinen iskusitkeydelle.

Martensiittisiä suorakarkaistuja merkkituotteita - ks. moniste Suorakarkaistuja levytuotteita Kulutusteräkset Ruukin Raex 400, Raex 500 (Numero viittaa Brinell kovuuteen HB) Rakenneteräkset Ruukin Optim 960 QC (Numero viittaa myötölujuuteen MPa) Suorakarkaistuja ja päästettyjä levytuotteita (nuorrutusteräksiä) Rakenneteräkset: Ruukin Optim 700 QL (Myötölujuus 700 MPa) Suorakarkaistuja pitkiä tuotteita Takoteräs Imaform