smm uvod mehanizmi ojacavanja
DESCRIPTION
deTRANSCRIPT
-
11
Savremeni mainski materijali - Uvod
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.1 ivotni ciklus inenjerskih materijala
2
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.2 Konstrukcioni materijali za izradu mainskih elemenataSavremeni mainski materijali - Uvod
-
23
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.3 Najvanije karakteristike osnovnih grupa materijala
Osnovna grupa
Prednosti Nedostaci
Metali ilavi, kruti, otporni na habanje, dobri provodnici, dobra plastinost, dobra zavarljivost, dobra livkost, konstruiranje bez problema
Velika specifina teina, podloni koroziji, loe priguenje, vibracija, ograniena temperatura primjene cca 1000 C
Polimeri Lagani, fleksibilni, koroziono postojani, priguuju vibracije, jednostavna i jeftina proizvodnja kompliciranih dijelova, mogu se lako obojiti, providni, otporni na termike okove, neograniena sloboda pri konstruiranju
Niska vrstoa, mekani, problematina vrstoa, krutost i habanje naroito pri povienim temperaturama, zapaljivi
Keramika Otporna na koroziju, habanje, i visoke temperature, nisko termiko izduenje, izolacione osobine, klizna svojstva i niska gustina
Krta, problematina pri izradi, obradi i ispitivanju. Problematini pri spajanju i konstruktivnom oblikovanju
Kompoziti Visoka vrstoa i krutost, lagani, postojani i osobine se relativno lako optimiraju
Anizotropni, relativno krti, skup proces izrade velikih kompliciranih dijelova. Problematini pri spajanju i onstruktivnom oblikovanju
Savremeni mainski materijali - Uvod
4
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.4 Glavne relacije izmeu konstrukcionih i funkcionalnih materijalaSavremeni mainski materijali - Uvod
-
35
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.5 Pomoni materijali za proizvodnju i obradu mainskih elemenata
1.6 Pomoni materijali za pogon i odravanje maina i mainskih postrojenja
Savremeni mainski materijali - Uvod
6
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.7 Optereenje mainskih dijelovaSavremeni mainski materijali - Uvod
-
47
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.8 Osobine materijala
OSOBINE MATERIJALA
Mehanike osobine
Fizike osobine
Hemijske osobine
Elektrine osobine
Magnetne osobine
Tehnoloke osobine
# Izabrani materijal mora biti tehnologian to znai da se eljeni element moe proizvestiraspoloivim proizvodnim tehnologijama.
# Izabrani materijali mora biti ekonomian, tj. cijena materijala mora biti prihvatljiva na tritu.# Izabrani materijal mora biti ekologian, tj. ne smije zagaivati okolinu i poeljno je da se moereciklirati (ponovo upotrijebiti nakon prvobitne upotrebe).
vrstoailavostTvrdoa
Elastinost...
Taka topljenjaGustinaToplotna
provodljivost...
Atomska masaKoroziona postojanostOksidacija
...
ProvodljivostSpecifini
otporIzolaciona svojstva
...
Magnetizam...
LivljivostZavarljivostObradljivost
deformacijom...
Savremeni mainski materijali - Uvod
8
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.9 Proizvodne tehnologijeSavremeni mainski materijali - Uvod
-
59
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.10 Izbor materijala
1.10.1 Izbor materijala saglasno optoj metodi rijeavanja problemaOSNOVNE AKTIVNOSTI AKTIVNOSTI PRI IZBORU MATERIJALAProblem objasniti Definisati zahtjeve koji se trae od materijala. Zahtjeve definisati na osnovu:
- analize slinih proizvoda- izvjetaja o havarijama slinih proizvoda- uvida u iskustva konkurencije- analize funkcionalnosti- analize pouzdanosti- analize trokova
Traenje rijeenja Traenje moguih materijala:- katalozi materijala- tehnike norme i propisi- banke podataka- razgovori sa ekspertima
Analiza Odreivanje osobina alternativnih materijala:- prorauni vrstoe, trokova- eksperimenti: elementarni, na dijelu specifini eksperimenti za primjenu- poreenje sa slinim proizvodima
Ocjena i odluka Poreenje i ocjenaLista zahtjeva lista osobinaAnaliza vrijednostiRazgovori sa ekspertimaOdluka timaOdluka efa
Savremeni mainski materijali - Uvod
10
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.10.2 Prilike kada se intezivno razmilja o izboru materijala
Prilike kada se intezivno razmilja o izboru materijala:
- Razvoj jednog novog proizvoda
- Poboljanje postojeeg proizvoda- Kao mjera nakon doivljene havarije
- Pri izmjeni konstrukcije
- Pri izmjeni pogonskih uslova
- Pri izmjeni procesa izrade i proizvodnje
- Pri izmjeni strukture trokova
- Pravilo: Samo onda kada izmjene donose finansijsko poboljanje vee od 20%
Savremeni mainski materijali - Uvod
-
611
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1.11 Razvoj materijala
Proizvodnja razliitih materijala u SAD
Savremeni mainski materijali - Uvod
12
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
RAZVOJ MATERIJALA Poetak tehnike upotrebe u veoj mjeri,Godina
Prirodni materijaliDrvo, keramiki minerali, zlato, bakar, meteroiti -2500Empirijski razvijeni materijaliBronza -2500elik -1500Liveno gvoe -1500Cement/Beton +1850
Nauno - kvalitativno razvijeni materijaliAl - Legure +1930Austenitni elici +1935 Organska plastika +1940Ti - Legure +1960 Mikrolegirani konstrukcioni elici +1965Nauno - kvantitativno razvijeni materijaliPoluprovodnici +1955Reaktorski materijali +1960 elici visoke zatezne vrstoe +1965Vlaknima ojaani materijali +1965Memorijske legure +1975
Savremeni mainski materijali - Uvod
-
713
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Napredak u razvoju odnosa zatezna vrstoa - specifina gustina
Savremeni mainski materijali - Uvod
14
Napredak eksploatacione temperature
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Savremeni mainski materijali - Uvod
-
815
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Trend u razvoju brzine rezanja
Savremeni mainski materijali - Uvod
16
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
2.1 Pojmovi
# Materijali su vrste materije potrebne za nastanak korisnih konstrukcija.Pretpostavke za tehniku primjenu su:- Odgovarajue osobine materijala- Tehnologinost (obradljivost razliitim vidovima obrade - plastinost, rezljivost, zavarljivost)- Ekonominost
2.2 Podruja nauke o materijalu
NAUKA O MATERIJALU
Primjena
IspitivanjeNorme i
oznaavanje
Obrada
Nauna istraivanja
Proizvodnjamaterijala
Materijal Potronja energije pri proizvodnji (MWh/t)
elici 13Aluminijum 16
Titan 40
Bakar 20
Plastika 20-30
Beton 0,5
Savremeni mainski materijali - Uvod
-
917
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Kriva evolucije (ovjek, materijal, tehnika)
Savremeni mainski materijali - Uvod
18
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
2.3 Podjela materijala
MATERIJALI
Prirodni materijaliNemetaliMetali
elikeljezo
Neeljeznimetali Poluprovodnici Staklo Polimeri
Mineralni prirodni materijali
Organski prirodni materijali
Kompoziti
Grupe materijala
Savremeni mainski materijali - Uvod
-
10
19
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Kompoziti
Metali
KeramikaPolimeri
Guma
Drvo
Staklo
Podjela materijala u 7 glavnih grupa
V
M
P K
Vodljivi polimeri
PoluprovodniciSuperprovodnici
Silikon
Podjela materijala u 4 glavne grupe
M - Metali - metalna vezaK - Keramika - kovalentna vezaP - Polimeri - lanci molekulaV - Kompoziti kombinacije materijala
Savremeni mainski materijali - Uvod
-
11
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
1. MEHANIZMI POVEANJA VRSTOE ELIKA MEHANIZMI OJAAVANJA# Radi adekvatne upotrebe elika potrebno je znati da u elicima pojedinano ili istovremeno djeluje vie mehanizama ojaavanja i da ti mehanizmi imaju veliki efekat na osobine elika.
Neki od mehanizama ojaavanja koji se javljaju kod elika su:a) rastvarajue ojaavanjeovravanje vrstim rastvorom,b) ojaavanje granicama zrnausitnjavanjem zrna, c) ojaavanje sekundarnim fazamaprecipitaciono ovravanje, d) ojaavanje dislokacijamaovravanje hladnom plastinom deformacijom,e) ojaavanje usljed transformacija.
1.1 Rastvarajue ojaavanje ovravanje vrstim rastvorom# Svi legirajui elementi i pratioci koji su prisutni u eliku sa eljezom grade vrste rastvore. # U odnosu na eljezo, svaki vrsti rastvor eljeza ima veu granicu teenja.
Ojaavanje koje se postie rastvaranjem legirajuih elemenata, odnosno pratioca u reetki eljeza, naziva se rastvarajue ojaavanje.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
2
-
23
4
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Intenzitet rastvarajueg ojaavanja zavisi od vrste legirajueg elementa, odnosno da li dodatielemenat stvara supstitucijski ili intersticijski vrsti rastvor.
Kod supstitucijskog vrstog rastvora, efekat ojaavanja prije svega zavisi od razlike uveliini atoma eljeza i rastvorenog elementa i koncentracije rastvorenog elementa.
# Supstitucijski rastvoreni atomi u reetki eljeza prouzrokuju simetrina pomjeranja, tako da jestepen ojaavanja umjeren.
Za razliku od supstitucijskih, intersticijski rastvoreni atomi kao to su atomi ugljenika i azota, prouzrokuju asimetrinu deformaciju reetke, a time i vei stepen ojaavanja.
# Pored toga, intersticijski rastvoreni atomi vrlo lako stupaju u reakciju sa dislokacijama.
Ako intersticijski atomi reaguju sa dislokacijama koje miruju, takva se reakcija nazivastatika, dok se reakcija sa dislokacijama koje se pod dejstvom napona kreu, nazivareakcija u dinamikim uslovima.
# Glavna karakteristika reakcije u statikim uslovima je okupljanje rastvorenih atoma oko dislokacijai obrazovanja atmosfere.
Pri obrazovanju atmosfere, elastina naponska polja oko rastvorenih atoma stupaju ureakciju sa elastinim naponskim poljima oko dislokacija.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
35
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# U reakciju stupaju:i) hidrostatika komponenta napona ivine dislokacije i hidrostatika komponenta naponaintersticijski rastvorenih atoma;ii) smicajna komponenta napona ivine dislokacije i smicajna komponenta naponaintersticijski rastvorenih atoma;iii) smicajna komponenta napona zavojne dislokacije i smicajna komponenta naponaintersticijski rastvorenih atoma.
Treba napomenuti da i supstitucijski rastvoreni atomi stupaju u reakciju sa dislokacijama.Meutim, poto se reetka eljeza oko supstitucijski rastvorenih atoma simetrinodeformie, naponsko polje oko ovih atoma sadri samo hidrostatike komponentenapona.
# Zbog toga, supstitucijski rastvoreni atomi mogu stupiti u elastinu reakciju samo sa ivinimdislokacijama oko kojih takoe dejstvuju hidrostatike komponente napona.# Na taj nain je reakcija dislokacija sa intersticijskim rastvorenim atomima jaa od reakcijedislokacija sa supstitucijski rastvorenim atomima.
Drugim rijeima, intersticijski rastvoreni atomi snanije blokiraju dislokacije, zbog egaje za raskidanje veze izmeu dislokacija i atmosfera intersticijski rastvorenih atomapotreban vei napon.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
6
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Jaina veze izmeu dislokacija i rastvorenih atoma zavisi i od njihovog poloaja. # Veza je najjaa kada se rastvoreni atomi nalaze u jezgru dislokacije. # Intersticijski rastvoreni atomi ugljenika i azota se smjetaju u jezgru dislokacija.
Pored toga jaina veze zavisi od toga da li su svi rastvoreni atomi zauzeli sva ili samo neka mjesta u jezgru dislokacija.
# Kada su sva mjesta zauzeta onda je jaina veze najvea. U tom sluaju se stvara kondenzovanaatmosfera.
# Ukoliko rastvoreni atomi ne zauzimaju sva mjesta u jezgru dislokacija, onda se atmosfera definiekao razblaena.
Koncentracija intersticijski rastvorenih atoma oko dislokacija zavisi i od temperature.
# Temperatura na kojoj se dobija kondenzovana atmosfera naziva se temperatura kondenzacije Tc:
gdje je:
Emax Maksimalna energija veze K Bolzmann-ova konstantaCo Koncentracija intersticijskih atoma udaljenih od dislokacija.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
47
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Kod elika u vrstom rastvoru mogu da budu prisutni i supstitucijski i intersticijskirastvoreni atomi.
# Oni takoe mogu meusobno da reaguju i da stvaraju jedinjenja kao to su TiC i TiN.# U tom sluaju gubi se efekat rastvarajueg ojaavanja, ali se ono istovremeno zamjenjujeefektom talonog ili disperzionog ojaavanja.
1.2 Ojaavanje granicama zrnaGranice zrna su granine povrine izmeu kristalnih zrna iste faze koje pokazujuveliku razliku u kristalografskoj orijentaciji.
# Zbog velikog ugla dezorijentacije ( > 20) nazivaju se granice pod velikim uglom.
Granice subzrna su granine povrine izmeu dijelova istog zrna koji pokazuju malu razliku u kristalografskoj orijentaciji.
# Zbog malog ugla dezorijentacije ( = 0-3) nazivaju se granice pod malim uglom. Granice zrna i granice subzrna predstavljaju prepreke kretanju dislokacija upolikristalnom materijalu i na taj nain utiu na deformacione karakteristike materijala.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
8
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Prema savremenim shvatanjima smatra se da je osnovni razlog zbog kojih dislokacije ne moguda preu iz jednog u susjedno zrno, razlika u njihovoj orijentaciji.# Granica zrna postaje nesavladiva prepreka za dislokacije ve pri relativno maloj razlici uorijentaciji dva susjedna zrna.
Kada se u procesu klizanja dislokacija priblii granici zrna javljaju se privlane silekoje izaziva samo granica i odbojne sile koje izaziva kristalna reetka susjednog zrna.
# Energija granice zrna se ne poveava kada se nova dislokacija ugradi u granicu zrna poto jeraspored atoma u samoj granici ve veoma nepravilan.# Zato granica zrna privlai dislokacije jer se na taj nain ukupna energija sistema smanjuje.# Istovremeno, meutim, zbog nagle promjene orijentacije reetke na granici dva zrna, reetkasusjednog zrna odbija dislokacije jer pravac i ravan klizanja u susjednom zrnu imaju druguorijentaciju.
Poto granice zrna djeluju kao prepreke klizanju dislokacija od jednog ka drugomzrnu, one doprinose ojaavanju polikristalnih materijala.
Eksperimentalno je utvreno da granica teenja metalnih materijalazavisi od veliine zrna.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
59
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Tu zavisnost su Hall i Petch prikazali u obliku:
Re = o = t + ko d-1/2pri emu je: o granica teenja,t napona potreban da se savlada trenje reetke,ko Hall-Petch-ov faktor,d prenik zrna.
# Za teorijsko objanjenje Hall-Petch-ove empirijski dobijene zavisnosti najee se koristi modelkoji se zasniva na pretpostavci da granica zrna predstavlja prepreku za kretanje dislokacija.
# Dislokacije se nagomilavaju na granici zrna izazivajui veliku koncentraciju napona, pod ijimuticajem se aktiviraju izvori dislokacija u susjednom zrnu, te se na taj nain klizanje prenosi izjednog zrna u drugo.# Hall-Petch-ova jednaina se moe primjenjivati za velika zrna u dijapazonu od 0,3 do 400 m.
Veliina zrna u eliku ne utie samo na granicu teenja.Ona takoe utie i na prelaznu temperaturu.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
10
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# to je veliina zrna manja to je prelazna temperatura nia, to se vidi iz slijedee jednaine: T = ln lnC lnd-1/2
gdje su:
i C konstante,T prelazna temperatura,d prenik zrna.
# Obzirom da elik sa finim zrnima ima i veu ilavost i duktilnost, kontrola veliine zrna je veomavana. Rast zrna je termiki aktiviran proces i zavisi od temperature i od vremena.
1.3 Ojaavanje sekundarnim fazama# Efekat ojaavanja zbog sekundarnih faza zavisi od vrste sekundarnih faza.
Ako su sekundarne faze deformabilne i nalaze se u vidu nakupina ili imaju koherentnugraninu povrinu, onda dislokacije takve sekundarne faze mogu da presjeku.
# Ovaj proces se javlja kod termikog tretmana, koji se zasniva na razlaganju prezasienog vrstograstvora.
Ojaavanje postupkom sjeenja koherentnih sekundarnih fazanaziva se termiko taloenje.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
611
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Mehanizam sjeenja sekundarne faze se jo definie kao hemijska reakcija.# U elicima talono ojaavanje se po pravilu kombinuje sa drugim mehanizmima ojaavanja.# Kada se austenitnom eliku sa 25% Ni i 15% Cr doda 2% Ti onda se pored rastvarajuegojaavanja postiu znatni efekti talonog ojaavanja izdvajanjem Ni3Ti estica.# Primjena talono ojaanih legura visoke vrstoe je ograniena zbog poveane tendencije kakrtom lomu, naponskoj koroziji i zamoru.
Nekoherentne sekundarne faze koje su obino nedeformabilne ako se obrazujutermikim taloenjem obino izazivaju male efekte ojaavanja.
# Meutim, nekoherentne estice su od najveeg znaaja u legurama u kojima se fina disperzijanekoherentnih sekundarnih faza postie postupkom unutranje oksidacije, karbidizacije, nitriranja ilimetalurgijom praha.
# Sekundarne faze su tada stabilne sekundarne faze, kao npr. karbidi i nitridi.
Ojaavanje disperzijom stabilnih sekundarnih faza naziva se disperziono ojaavanje. # Kod nedeformabilnih sekundarnih faza, razlog ojaavanju je zaobilaenje estica sekundarnihfaza od strane dislokacija.
# Mehanizam zaobilaenja se definie kao disperzna reakcija, a u eliku se javlja kada su prisutneestice velike vrstoe koje dislokacije ne mogu da presjeku. Takve estice su estice NbC i TiC.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
12
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Stepen ojaavanja zavisi od rastojanja izmeu karbida.# Ako je ono manje, potreban je vei napon da se dislokacija savije i zaobie karbidnu esticu.
Kada vei broj dislokacija pod dejstvom spoljne sile savlada napon oko sekundarnefaze i presjee ili zaobie najvei broj estica, moe se smatrati da je zapoelaplastina deformacija i da je dostignuta makroskopska granica teenja.
# Pod dejstvom spoljne sile plastina deformacija se nastavlja, dislokacije nastavljaju da reaguju sanaponom oko sekundarne faze, da sjeku ili zaobilaze iste estice i na taj nain izazivajudeformaciono ojaavanje.# Dostizanje granice teenja moe da se definie kao poetna reakcija dislokacija sa esticamataloga, a nastavak plastine deformacije, koji je praen deformacionim ojaavanjem kao daljareakcija.
# Spoljanji napon koji je potreban da se izazove poetna reakcija i dostigne granica teenjapredstavlja mjeru talonog, odnosno disperzionog ojaavanja, dok dalje poveanje napona kojeomoguava da se reakcija nastavi predstavlja mjeru deformacionog ojaavanja.
Pored finih sekundarnih faza kod elika postoje i masivne sekundarne faze ili agregati.To su ferit u nerajuim austenitnim elicima, kolonije perlita u niskougljeninimelicima, ostrvca martenzita u dvofaznim feritno-martenzitnim elicima, sam perlit itd.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
713
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Pri odreivanju stepena ojaavanja dupleks austenitno-feritnih nerajuih elika koristi seformula:
0,2 = a + b d-1/2 + c()gdje su:
a, b, c konstante,d prenik zrna austenita, - procentualni udio ferita.
# Uticaj interlamelarnog rastojanja na mehanizam ojaavanja kod perlitnog elika moe se pratitipreko relacije:
o = t + K So-1/2gdje su:
t i K konstante,So interlamelarno rastojanje.
# Kod sloenijih struktura kao to je feritno-martenzitna struktura u dvofaznim elicima, stepenojaavanja sekundarnim fazama zavisi od njihovog zapreminskog udjela. U tom sluaju vairelacija: o = f + fM M
Ova relacija je u stvari modifikovana Hall-Petch-ova jednaina.
gdje je:
f zapreminski udio ferita,fM zapreminski udio martenzita, - granice teenja ferita,M granica teenja martenzita.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
14
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Kao masivne sekundarne faze mogu se smatrati i svi tipovi nemetalnih ukljuaka. Iako djelujuojaavajue, nemetalni ukljuci jae utiu na smanjenje duktilnosti.# Razlog tome je to je efekat oteenja nemetalnih ukljuaka i stvaranje mikroprslina imikroupljina jae izraen od efekta ojaavanja, naroito ako nemetalni ukljuci imaju izduen oblik.# Posebno treba naglasiti da sekundarne faze, bez obzira kojoj vrsti pripadaju, pored uticaja namehanizme ojaavanja imaju i veliki uticaj na pojavu loma.
Svaka sekundarna faza, poslije dejstva ojaavanja, predstavlja mjesto gdje zapoinjemikrolom, bilo mehanizmom loma same sekundarne faze, bilo mehanizmomdekohezije granine povrine izmeu dvije faze.
# Mikroprsline daljim rastom postaju mikroupljine.
1.4 Ojaavanje dislokacijama# Uticaj gustine dislokacija na granicu teenja prikazan je jednainom:
o = i + k 1/2
pri emu su:i i k konstante, gustina dislokacija.
Ova jednaina pokazuje da se granica teenja poveava sapoveanjem gustine dislokacija.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
815
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Poznato je da se krive napon-deformacija nazivaju krive ojaavanja ili krive deformacije.# Znaajno za sve krive ojaavanja je da se sa poveanjem napona poveava deformacija.
Ova pojava je poznata pod imenom deformaciono ojaavanje. # Za tumaenje mehanizama deformacionog ojaavanja postoji vie teorija od kojih nijedna nijeprihvaena u potpunosti.
Sve teorije, meutim, polaze od iste pretpostavke da pri plastinoj deformacijidislokacije meusobno reaguju i obrazuju nepokretne dislokacije ili grupedislokacija koje predstavljaju prepreke za kretanje drugih dislokacija.
# Sa poveanjem stepena deformacije broj prepreka se poveava, a istovremeno se poveava igustina dislokacija.
# Od gustine dislokacija, tanije reeno od rasporeda dislokacija i njihove meusobne interakcije,zavisi i brzina deformacionog ojaavanja.
Na gustinu dislokacija, intezitet i brzinu deformacionog ojaavanja utie vie faktora:- Poetna veliina zrna- Popreno klizanje i uspinjanje-sputanje dislokacija- Interakcije dislokacija sa drugim mikrostrukturnim konstituentima- Temperatura oporavljanja i rekristalizacije
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
16
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Vrlo esto se za analizu deformacionih karakteristika koriste odnosi napona i deformacije koje sedobijaju pri ispitivanju zatezanjem.
# Poznata je Holloman-ova jednaina koja pokazuje zavisnost izmeu stvarnog napona i stvarnedeformacije u podruju homogenog izduenja epruvete:
o = k ngdje je:
O stvarni napon teenja,k faktor proporcionalnosti, naziva se i koeficijent vrstoe, - stvarna deformacija,n indeks deformacionog ojaavanja.
# Indeks n se lako odreuje grafiki. Logaritmovanjem Holloman-ove jednaine dobija se jednainaprave u kojoj n predstavlja koeficijent pravca:
logo = logk + n log# Eksperimentalni rezultati su pokazali da za elike tanije rezultate daje jednaina:
o = a + b ln + c()gdje su:
a, b, c konstante.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
917
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Na kraju se moe rei da vai opte pravilo, da se sa poveanjem gustine dislokacijasmanjuju duktilnost i ilavost elika.
# Treba meutim naglasiti da na ilavost ne utie samo gustina dislokacija, ve i raspored i vrstadislokacija.
# Pri istoj gustini dislokacija, blokirane i nepokretne dislokacije jae smanjuju ilavost negoravnomjerno rasporeene i mobilne dislokacije.
1.5 Ojaavanje zbog transformacija# Najvei uticaj na proces ojaavanja kod elika ima temperatura transformacije.
to je ona nia to je ojaavanje vee, zbog toga to se sa smanjenjem temperaturetransformacije:
- smanjuje veliina zrna nastala faze,- poveava gustina dislokacija,- dobija finiji raspored i veliina taloga,- poveava tendencija ka stvaranju prezasienog vrstog rastvora, ime sepoveava efekat rastvarajueg ojaavanja.
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
18
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
# Navedeni mehanizmi ojaavanja kod elika vrlo esto djeluju istovremeno tako da je konaniefekat ojaavanja vrlo kompleksan.
Uticaj temperature transformacije na stepen ojaavanja elika
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
10
19
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Broj Dimenzija Strukturni elementi Mehanizam ovravanja1. 0 Rastvoreni atomi,
Takasti defekti vrstim rastvorom
2. 1 Dislokacije Hladnom plastinom deformacijom 3. 2 Granice zrna,
Granice faza Usitnjavanjem kristalnog zrna
4. 3 Precipitati ( u ), 2 Faze ( pored )
Precipitaciono ovravanje, Dupleks strukturom
5. --- Kristalna anizotropija Tekstura, Orijentisani monokristali 6. --- Strukturna anizotropija Ojaanje vlaknima, Usmjerena zrna, Precipitati
MEHANIZMI POVEANJA VRSTOE KOD METALA
MEHANIZMI OVRAVANJA JEDNOG LEGIRANOG ELIKA SAMARTENZITNOM TRANSFORMACIJOM
Mehanizam ovravanja eljezo vrstim rastvorom vrsti rastvor sa Ni, Cr, Co Dislokacijama Dislokacije usljed martenzitne transformacije Granicama zrna Austenitna zrna, martenzitna zrnaPrecipitatima Precipitati Ni3Ti, Ni3Mo, Izlueni na dislokacijama Precipitatima Precipitati (FeNi)3Al, Izlueni u reetci
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
20
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Granice zrna + dislokacije + precipitati
Precipitati + strukturna anizotropija
Granice zrna + disperzija precipitata + dupleks struktura
Mehanizmi ovravanja
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
-
11
21
Mainski fakultet Sarajevo Doc.dr. Damir Hodi
Razvoj elika St 37
Savremeni mainski materijali Mehanizmi ojaavanja
SMM UvodSMM