materialzoomin.idt.mdh.se/course/kpp045/material/dokument...•ss-en aw 6082-t6 •si 1%, mg 0,9%,...
Post on 17-Feb-2020
5 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MaterialVT1 1,5 p
Janne Färm
Torsdag 26:e Februari 10:15 – 12:00Föreläsning M6 KPP045 Material-delen
• Förmiddagens agenda• Kursinfo: Repetitionsföreläsning
• Värmebehandling av stål: Kapitel 13
• Icke järnhaltiga legeringar: Kapitel 14
• Paus
• Keramiska material: Kapitel 15
• Plast: Kapitel 16
2
Kursinfo: Repetitionsföreläsning
• Torsdag 12:e Mars 9:15 – 12:00• Vecka 11, sal H121
• Genomgång av viktiga kursmoment från föreläsningar och laboration
• Information inför Gjut- och smideslab v 12
3
Värmebehandling av stål:Kapitel 13
4
Stål & gjutjärn
• Stål upp till 2,1 % kol• Eutektoid reaktion
• Gjutjärn över 2,1 % kol• Eutektisk reaktion
• För stål är den eutektoidadelen av fasdiagramintressantast
5
Temperaturer för olika värmebehandlingar• Normalisering
• Glödgning
• Sfäroidiserande glödgning
• Rekristalliserandeglödgning
• Avspänningsglödgning
6
Isoterma värmebehandligar
• Perlit fås vid temperatur över 550 °C
• Bainit fås vid temperatur under 550 °C
7
Värmebehandling med varierad temperatur• Olika faser kan fås genom att använda flera temperaturer
8
Martensitbildning
• Ökad kolhalt sänker temperaturen för martensitbildning
9
Härdsprickor
• Vid för snabb kylning kan stålet spricka
10
Härdning med hålltid ovan Ms
• Låt hela detaljen bli genomvarm strax ovanför Ms
11
CCT-diagramContinuous Cooling Transformation• TTT – diagram
• Konstant temperatur
• CCT – diagram• Sjunkande temperatur
• CCT – diagram hjälpeross att välja kylning
12
CCT – diagram för stål med 0,2 % kol
13
Legerade stål
• Ytterligare legeringsämnen påverkar både fasdiagram och TTT – diagram
• Legeringsämnen ökar härdbarheten genom att fördröjabildningen av perlit och bainit
• Vi kan då släcka i luft
• Fasdiagram påverkasav ytterligare legeringsämnen• Ex. Mangan sänker både
temperatur och koncentrationför den eutektoida punkten
14
Rostfritt stål
• Rostfritt stål innehåller krom• Mer än 11 % krom• Kromet bildar en tunn skyddande hinna av kromoxid på ytan
• Ferritiskt rostfritt stål• Upp till 30 % krom, mindre än 0,12 % kol• Magnetiskt men går ej att värmebehandla
• Martensitiskt rostfritt stål• 11 – 17 % krom, 0,1 – 1,0 % kol• Kan härdas och är ett populärt knivstål
• Austenitiskt rostfritt stål• Innehåller nickel som gör austeniten stabil vid rumstemperatur• 18/8-stål innehåller 18 % krom och 8 % nickel
15
Icke järnhaltiga legeringar:Kapitel 14
16
Density (kg/m^3)2000 5000 10000 20000
Yie
ld s
tre
ng
th (
ela
sti
c l
imit
) (M
Pa
)
1
10
100
1000
Wrought magnesium alloys
Age-hardening wrought Al-alloys
Titanium alloys
Nickel-based superalloysLow alloy steel
Cast iron, ductile (nodular)
Sträckgräns och densitet för några olika legeringar (CES EduPack)Legering Sträckgräns Densitet
[MPa] [kg/m3] normalt
Magnesium 115 – 410 1500 – 1950 (1740)
Aluminium 95 – 610 2500 – 2900 (2700)
Titan 750 – 1250 4400 – 4800 (4510)
Nickel 300 – 1900 8830 – 8950 (8900)
Låglegerat Stål 400 – 1500 7800 – 7900 (7870)
Rostfritt Stål 170 – 1000 7600 – 8100
17
Paus
• Dags för en bensträckare!
18
Aluminium och aluminiumlegeringar
• Aluminium är det tredje vanligaste grundämnet i jordskorpan, efter syre och kisel. Järn på fjärde plats.• Jordens inre domineras dock av järn, 35 % av totala massan
• Aluminium finns i bauxit som innehåller 50-60 % aluminiumoxid
• Aluminium är efter järn den mest använda metallen och används inom:• Transport – Låg vikt , hög hållfasthet och god korrosionshärdighet
• Mekanisk industri – Formbarhet, låg vikt, hög hållfasthet• Extruderade aluminiumprofiler
• Byggnadsindustri – Lång livslängd
• Elektroteknik – Högspänningsledningar
• Förpackning – Aluminiumburkar och aluminiumfolie
19
Viktiga egenskaper hos aluminium
• Låg vikt – 2,7 g/cm3 ungefär en tredjedel av järn
• Hög hållfasthet – Legeringar har brottgränser på 700 MPaoch behåller sin goda seghet även vid låga temperaturer
• God korrosionshärdighet – Bildar ett tunt oxidskikt
• Hög ledningsförmåga – för både värme och elektricitet, cirka 60 % av den hos ren koppar
• Lättbearbetat – Väl lämpat för plastisk bearbetning
• Lätt att återvinna - Kräver bara 5 % av den energi som går åt vid primärframställning
20
Aluminiumlegeringars egenskaper
• Sträckgränsen kan ökas upp till 30 gånger!
21
Legeringsbeteckningar
• SS-EN AW 6082-T6• Si 1%, Mg 0,9%, Mn 0,7% upplöst och varmåldrat
22
Tillståndsbeteckningar• T4, T5 och T6 är vanligast
• T7 börjar bli vanligare, upplöst och överåldrat
23
Fasdiagram Aluminium - Magnesium
• Härdning genom uppvärmning till a-fas och därefter släckning och eventuell åldring
24
Magnesium och magnesiumlegeringar
• Magnesiums mest utmärkande egenskap är den låga densiteten, 1,7 g/cm3
• Magnesium framställs genom smältelektrolys ur magnesiumklorid
• Magnesium i ren form är mjukt med låg hållfasthet
• Magnesium har HCP struktur och är inte lika segt som Al
• Magnesiumlegeringar innehåller:• Aluminium 6 -8 %• Zink 0 – 2 %• Mangan
• Magnesium kan härdas genom upplösning och varmåldring
25
Titanlegeringar
• Titan och Titanlegeringar började säljas så sent som på 50-talet
• Titanlegeringars egenskaper:• Mycket god korrosionshärdighet, lämpligt för inplantat
• Låg densitet 4,5 g/cm3 , en lättmetall
• Goda hållfasthetsegenskaper
• Goda egenskaper även vid höga temperaturer, > 500 °C
• Titan legeras med:• Palladium för att förhöja korrosionshärdigheten
• Aluminium och tenn, vanadin eller mangan för högre sträckgräns
26
Kopparlegeringar
• Koppar är vår äldsta metall, 6000 f.Kr.• Cuprum, Cu, ”metallen från Cypern”
• Koppar var Sveriges viktigaste exportvara på 1600-talet
• Ren koppar har mycket god ledningsförmåga• Bara silver är bättre
• God korrosionshärdighet
• Koppar legeras med:• Zink som ger mässing
• Tenn, Tenn+bly eller aluminium som ger brons• Bra lagermaterial
27
Nickellegeringar
• Nickel är ganska likt järn men har bättre korrosionsbeständighet
• Nickel används huvudsakligen till förnickling och som legeringsämne
• Nickellegeringar används i korrosivt besvärliga miljöer och vid höga temperaturer
• Vissa legeringar har extremt låg värmeutvidgning
28
Keramer:Kapitel 15• Keramer är oorganiska och icke-metalliska material som
framställs genom högtemperaturreaktioner > 600 °C• Traditionella keramer
• Lergods, tegel, glas, porslin, cement och betong
• Tekniska keramer• Aluminiumoxid, kiselnitrid, zirkoniumoxid och kiselkarbid
• Atomerna binds med kovalenta bindningar• Högre elasticitetsmodul
• Högre smältpunkt
• Lägre värmeutvidgning
29
Keramers egenskaper
• Hög hårdhet
• Hög E-modul, nästan dubbelt så stor som för stål
• Bibehållen hållfasthet vid höga temperaturer
• Ofta låg densitet jämfört med metaller
• Låg termisk värmeledningsförmåga
• Hög korrosionshärdighet
30
Tekniska keramer
• Aluminiumoxid (Al2O3, Alumina)• God värmechockbeständighet• Hög slitstyrka• Hög draghållfasthet• God elektrisk isolator• Används bl.a. i tändstift
• Diamant (C) • Hårdaste material vi har• Används vid slipning och skärande bearbetning
• Kvarts (SiO2, Silica)• Vanligaste keramen som används i glas och glaskeramer
• Kiselkarbid (SiC)• Mycket hårt• Hög ledningsförmåga• Används som hårdämne i slipskivor
31
Plast:Kapitel 16
• 1862 kom den första konstgjorda plasten, celluloid
• 1907 kom bakeliten
• På 30- och 40-talet kom PVC, PS, akrylplast, nylonfibrer och etenplast
• På 50- och 60-talet kom konstruktionsplaster: PP, PC, epoxy och glasfiberarmerad plast
• På 70-talet kom Kevlar, aramidfiber
• Nu används plast i så gott som samtliga branscher
32
Plast är en polymer med tillsatser
• Polymerer delas upp i:• Termoplaster• Härdplaster• Elastomerer, gummi
• Polymer betyder många enheter och enheten är ofta organisk t.ex. eten i polyeten, C2H4
• Molekylkedjorna kan bestå av 300 till flera tusen atomer• Molekylvikt för PE är 25 000 till 6 000 000 g/mol• Eten väger 28 g/mol
• Termoplaster har svaga bindningar mellan kedjorna
• Härdplaster har många starka tvärbindningar
• Elastomerer har få tvärbindningar
33
Sträckgräns – densitet för olika plaster
34Density (kg/m^3)
800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Yie
ld s
tre
ng
th (
ela
sti
c l
imit
) (M
Pa
)
2
5
10
20
50
100Epoxies
Polyurethane
Polyethylene (PE)
Polypropylene (PP)
Polyvinylchloride (tpPVC)
Butyl rubber (IIR)
Silicone elastomers (SI, Q)
Polytetrafluoroethylene (Teflon, PTFE)
Polyetheretherketone (PEEK)Polyamides (Nylons, PA)
Mekaniska egenskaper för plaster
• Termoplaster• Låg styvhet och låg sträckgräns• Hög duktilitet• Tydlig glastemperatur, Tg, där plasten mjuknar• Kan återvinnas
• Härdplaster• Högre sträckgräns• Betydligt sprödare än termoplaster• Ingen tydlig glastemperatur utan smälttemperaturen, Tm styr• Kan inte återvinnas annat än som nedmalt fyllmedel
• Elastomerer• Låg styvhet och olinjärt elastiska• Elastisk töjning på över 200 %
35
top related