Soğuma sırasında dönüşüm

... konulu sunumlar: "Soğuma sırasında dönüşüm"— Sunum transkripti:

1 Soğuma sırasında dönüşüm
• Ötektoid dönüşüm g Þ a + Fe3C • 0.76 wt% C 6.7 wt% C ...727ºC (yavaş soğuma) 0.022 wt% C Fe3C (sementit) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 1 2 3 4 5 6 6.7 S g (ostenit) +S +Fe3C a S+Fe3C d (Fe) Co , wt%C 1147°C T(°C) ferrit 727°C Ötektoid: Dengeli soğumaTtransf. = 727ºC DT Undercooling by DTtransf. < 723C 0.76 0.022 Adapted from Fig. 9.24,Callister 7e. (Fig adapted from Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed., Vol. 1, T.B. Massalski (Ed.-in-Chief), ASM International, Materials Park, OH, 1990.)

2 İzotermal Dönüşüm Diyagramları
• Fe-C sistemi, Co = 0,76 C • T = 675°C ‘de dönüşüm. 100 T = 675°C y, % dönüşüm 50 2 4 1 10 10 zaman(s) 400 500 600 700 1 10 2 3 4 5 0%perlit 100% 50% Ostenit (kararlı) TÖtektoid (727C) Ostenit (kararsız) Perlit T(°C) zaman(s) 675°C izotermal dönüşüm Adapted from Fig ,Callister 7e. (Fig adapted from H. Boyer (Ed.) Atlas of Isothermal Transformation and Cooling Transformation Diagrams, American Society for Metals, 1977, p. 369.)

3 Fe-C Sisteminde izotermal ısıl işlemin uygulaması
• Ötektoid bileşim, Co = 0.76C • T > 727°C başlayan • 625°C ‘ye hızla soğutulup bu sıcaklıkta tutulması. 400 500 600 700 0%perlit 100% 50% Ostenit (kararlı TÖtektoid (727C) Ostenit (kararsız) Perlit T(°C) 1 10 2 3 4 5 zaman (s) Adapted from Fig ,Callister 7e. (Fig adapted from H. Boyer (Ed.) Atlas of Isothermal Transformation and Cooling Transformation Diagrams, American Society for Metals, 1997, p. 28.) g g

4 Ötektoidüstü çeliklerde dönüşüm
a CO = 1.13 wt% C TE (727°C) T(°C) zaman (s) A + C P 1 10 102 103 104 500 700 900 600 800 Adapted from Fig , Callister 7e. Adapted from Fig. 9.24, Callister 7e. Fe3C (cementite) 1600 1400 1200 1000 800 600 400 1 2 3 4 5 6 6.7 L g (austenite) +L +Fe3C a S+Fe3C d (Fe) Co , wt%C T(°C) 723°C DT 0.8 0.022 1.13

5 • Beynit: TE T(°C) zaman (s) -- a fazında, ince iğnemsi sementit
--yayınma kontrollü Fe3C (cementite) a (ferrite) 10 3 5 zaman (s) -1 400 600 800 T(°C) Austenite (stable) 200 P B TE 0% 100% 50% pearlite/bainite boundary A 100% beynit 100% perlit 5 mm (Adapted from Fig , Callister, 7e. (Fig from Metals Handbook, 8th ed., Vol. 8, Metallography, Structures, and Phase Diagrams, American Society for Metals, Materials Park, OH, 1973.)

6 Küresel sementit (sferodit)
(Adapted from Fig , Callister, 7e. (Fig copyright United States Steel Corporation, 1971.) 60 m a (ferrit) (sementit) Fe3C • Beynitik veya perlitik yapıya sahip bir çelik ötektoid dönüşüm sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklığa ısıtılıp, yeteri kadar uzun süreyle bu sıcaklıkta tutulursa (örneğin 700oC’de saat gibi) --yayınma kontrollü. -- a - Fe3C faz sınırı toplam alanı azaltarak, enerjini düşürmek istemesi itici güçtür.

7 Martenzit • Martensite: • Isothermal Transf. Diagram
--g(FCC) to Martensite (BCT) Martensite needles Austenite 60 m x potential C atom sites Fe atom sites (involves single atom jumps) (Adapted from Fig , Callister, 7e. • Isothermal Transf. Diagram 10 3 5 time (s) -1 400 600 800 T(°C) Austenite (stable) 200 P B TE 0% 100% 50% A M + A 90% (Adapted from Fig , Callister, 7e. (Fig courtesy United States Steel Corporation.) Adapted from Fig , Callister 7e. • g to M transformation.. -- is rapid! -- % transf. depends on T only.

8 Martensite oluşumu  (YMK)  (HMK) + Fe3C temperleme M (HMT)
Yavaş soğuma Su verme M (HMT) temperleme M = martenzit hacim merkezli tetragonal yapıya sahiptir. Dönüşüm yayınmasız gerçekleşir, C > %0,15 ise HMT  çok az kayma düzlemine sahip  sert ve gevrek

9 Alaşımlarda faz dönüşümü
İlave edilen alaşım elementlerinin kritik soğuma hızını değiştirmesi Cr, Ni, Mo, Si, Mn    + Fe3C dönüşümünü geciktirir. Adapted from Fig , Callister 7e.

10 Soğuma eğrisi plot temp vs. time
Actual processes involves cooling – not isothermal Can’t cool at infinite speed

11 Dynamic Phase Transformations
On the isothermal transformation diagram for 0.45 wt% C Fe-C alloy, sketch and label the time-temperature paths to produce the following microstructures: 42% proeutectoid ferrite and 58% coarse pearlite 50% fine pearlite and 50% bainite 100% martensite 50% martensite and 50% austenite

12 Example Problem for Co = 0.45 wt%
42% proeutectoid ferrite and 58% coarse pearlite first make ferrite then pearlite course pearlite  higher T A + B A + P A + a A B P 50% 200 400 600 800 0.1 10 103 105 time (s) M (start) M (50%) M (90%) T (°C) Adapted from Fig , Callister 5e.

13 Example Problem for Co = 0.45 wt%
50% fine pearlite and 50% bainite first make pearlite then bainite fine pearlite  lower T A + B A + P A + a A B P 50% 200 400 600 800 0.1 10 103 105 time (s) M (start) M (50%) M (90%) T (°C) Adapted from Fig , Callister 5e.

14 Example Problem for Co = 0.45 wt%
100 % martensite – quench = rapid cool 50 % martensite and 50 % austenite A + B A + P A + a A B P 50% 200 400 600 800 0.1 10 103 105 time (s) M (start) M (50%) M (90%) c) T (°C) d) Adapted from Fig , Callister 5e.

15 Mechanical Prop: Fe-C System (1)
• Effect of wt% C Pearlite (med) Pearlite (med) C ementite ferrite (soft) (hard) Co < 0.8 wt% C Co > 0.8 wt% C Adapted from Fig. 9.30,Callister 7e. (Fig courtesy Republic Steel Corporation.) Adapted from Fig. 9.33,Callister 7e. (Fig copyright 1971 by United States Steel Corporation.) Hypoeutectoid Hypereutectoid 300 500 700 900 1100 YS(MPa) TS(MPa) wt% C 0.5 1 hardness 0.8 Hypo Hyper wt% C 0.5 1 50 100 %EL Impact energy (Izod, ft-lb) 40 80 0.8 Hypo Hyper Adapted from Fig , Callister 7e. (Fig based on data from Metals Handbook: Heat Treating, Vol. 4, 9th ed., V. Masseria (Managing Ed.), American Society for Metals, 1981, p. 9.) • More wt% C: TS and YS increase , %EL decreases.

16 ince > kaba > küresel • Süneklik: ince < kaba < küresel
80 160 240 320 wt%C 0.5 1 Brinell hardness ince perlit kaba küresel Hypo Hyper 30 60 90 wt%C Ductility (%AR) ince perlit kaba küresel Hypo Hyper 0.5 1 Adapted from Fig , Callister 7e. (Fig based on data from Metals Handbook: Heat Treating, Vol. 4, 9th ed., V. Masseria (Managing Ed.), American Society for Metals, 1981, pp. 9 and 17.) • Sertlik: ince > kaba > küresel • Süneklik: ince < kaba < küresel

17 • Sertlik: ince perlit<< martenzit.
200 wt% C 0.5 1 400 600 Brinell hardness martenzit ince perlit Hypo Hyper Adapted from Fig , Callister 7e. (Fig adapted from Edgar C. Bain, Functions of the Alloying Elements in Steel, American Society for Metals, 1939, p. 36; and R.A. Grange, C.R. Hribal, and L.F. Porter, Metall. Trans. A, Vol. 8A, p ) • Sertlik: ince perlit<< martenzit.

18 Martenzitin temperlenmesi
• martenzitin kırılganlığı azalır, • su verme kaynaklı iç gerilmeler azaltılmış olur, Akma d.(MPa) Çekme d.(MPa) 800 1000 1200 1400 1600 1800 30 40 50 60 200 400 600 Temperleme T (°C) %KD ÇD AD Adapted from Fig , Callister 7e. (Fig adapted from Fig. furnished courtesy of Republic Steel Corporation.) Adapted from Fig , Callister 7e. (Fig copyright by United States Steel Corporation, 1971.) 9 mm Çok küçük sementit (Fe3C ) parçacıkları a tarafından çevrelenmiştir.. • • Çekme ve akma dayanımı düşerken, süneklik artar.

19 General Trends_genel eğilim
Ostenit (g) Beynit (a + Fe3C levha/iğnemsi) Perlit (a + Fe3C tabakalı) martenzit (HMT faz yayınmasız dönüşüm) Temperlenmiş Martenzit (a + çok ince Fe3C parçacıklar) yavaş s. Orta hızda soğuma Hızlı Soğ. tavlama Strength Ductility Martensite T Martensite bainite fine pearlite coarse pearlite spheroidite General Trends_genel eğilim Adapted from Fig , Callister 7e.