ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Μεταλλικών Υλικών Ενότητα 2: Θεωρία Μέρος 2 ο Δρ Κάρμεν Μεντρέα Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Η ύλη του μαθήματος στοχεύει στην εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες της Τεχνολογίας των Μεταλλικών Υλικών. Με την εμπέδωση τους και όταν ολοκληρωθεί το μάθημα οι φοιτητές θα μπορούν να διακρίνουν και να χρησιμοποιούν τις έννοιες που σχετίζονται με την ποιότητα, να αναγνωρίζουν και να κατατάσσουν τα κύρια μέταλλα και τα κράματα τους, βάσει της χημικής τους σύστασης και να προσδιορίζουν τις ιδιότητές τους. Εργαστηριακά θα είναι σε θέση να χαρακτηρίζουν τη μικροδομή μεταλλικών υλικών και να μετρούν, συγκρίνουν και αξιολογούν τις κρίσιμες μηχανικές τους ιδιότητες, βάσει τυποποιημένων μεθοδολογιών. Θα σχεδιάζουν και θα υλοποιούν θερμικές κατεργασίες, με στόχο τη βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων των μεταλλικών υλικών και θα επιλέγουν τα υλικά και τις αντίστοιχες θερμικές τους κατεργασίες για συγκεκριμένες μηχανολογικές εφαρμογές. Το μάθημα αποτελεί τη βάση πάνω στην οποία αναπτύσσονται συγκεκριμένες έννοιες σε επί μέρους ειδικά μαθήματα των επόμενων εξαμήνων. Τέλος, στόχο του μαθήματος αποτελεί η κατανόηση από τους φοιτητές της σημασίας της ποιότητας σε κάθε φάση παραγωγικής διαδικασίας καθώς και στην χρήση, συντήρηση, απόσυρση/ανακύκλωση των μηχανολογικών μεταλλικών αντικειμένων. 4
Περιεχόμενα Ενότητας Χάλυβες Θερμικές κατεργασίες χαλύβων. Διαγράμματα TTT-CCT Ποσοτικά διαγράμματα Τεχνικά Φυλλάδια Χυτοσίδηροι Μη σιδηρούχα υλικά 5
Ενότητα 3 η Χάλυβες 6
Χάλυβες Διάγραμμα Σίδηρο-Σεμεντίτη (Fe-Cem) Ορισμός και ταξινόμηση των χαλύβων Διάγραμμα φάσεων σε ισορροπία των χαλύβων (Fe-Cem) Μικροδομή των χαλύβων Φερρίτης Ωστενίτης Σεμεντίτης Περλίτης 7
Χάλυβες Διάγραμμα Σίδηρο-Σεμεντίτη (Fe-Cem) (2) Κρίσιμες θερμοκρασίες στο διάγραμμα φάσεων σε ισορροπία Άνω κρίσιμη θερμοκρασία (Α3, Αcem) Κάτω κρίσιμη θερμοκρασία ( A1) Μετασχηματισμοί δομής κατά θέρμανση/ ψύξη Απόψυξη υποευτηκτοειδούς χάλυβα Απόψυξη ευτηκτοειδούς χάλυβα Απόψυξη υπερευτηκτοειδούς χάλυβα 8
Χάλυβες Διάγραμμα Σίδηρο-Σεμεντίτη (Fe-Cem) (3) Θερμικές κατεργασίες χαλύβων με διάχυση των ατόμων Πλήρη ανόπτηση Ανόπτηση για μαλακτοποίηση Αποτατική ανόπτηση Εξομάλυνση δομής Βαφή Μαρτενσίτης Θερμοκρασίες ωστενιτοποίησης Κρίσιμες θερμοκρασίες μαρτενσιτικού μετασχηματισμού Κρίσιμη ταχύτητα απόψυξης κατά την βαφή Επαναφορά 9
Θερμικές Κατεργασίες Χαλύβων Μετασχηματισμός των φάσεων κατά την απόψυξη Ισοθερμοκρασιακός μετασχηματισμός Διαγράμματα TTT Μετασχηματισμός με συνεχή ψύξη Διαγράμματα CCT 10
Ενότητα 4 η Ποσοτικά Διαγράμματα 11
Ποσοτικά Διαγράμματα Κατασκευή ποσοτικών διαγραμμάτων Ανάλυση ποσοτικών διαγραμμάτων Σύγκριση και συσχετισμός ποσοτικών διαγραμμάτων με τα διαγράμματα ΤΤΤ, CCT. 12
Στοιχεία Κραμάτωσης Κραματωμένοι χάλυβες Ταξινόμηση Επίδραση των στοιχείων κραμάτωσης στην μικροδομή και στις ιδιότητες των χαλύβων Επίδραση του χρωμίου Επίδραση του τιτανίου Επίδραση του βολφραμίου Επίδραση του μολυβδαινίου Επίδραση του μαγγανίου Επίδραση του νικελίου 13
Ενότητα 5 η Τεχνικά Φυλλάδια 14
Τεχνικά Φυλλάδια Χάλυβες για κατασκευή εργαλείων Ανάλυση τεχνικών οδηγιών φυλλαδίων χαλύβων κατάλληλοι για κατασκευή εργαλείων. Παράδειγμα Βασικές ιδιότητες Τυπική χημική σύσταση Χρήση Βασικές φυσικές ιδιότητες Συνθήκες μηχανουργικής κατεργασίας Συνθήκες θερμικής κατεργασίας 15
Ενότητα 6 η Χυτοσίδηροι 16
Χυτοσίδηροι Ορισμός και ταξινόμηση των χυτοσιδήρων Διάγραμμα φάσεων σε ισορροπία σιδήρου άνθρακα (γραφίτη) Φάσεις/ κόκκοι Καμπύλη απόψυξης υποευτηκτικού λευκού χυτοσιδήρου Καμπύλη απόψυξης υποευτηκτικού φαιού χυτοσιδήρου Καμπύλη απόψυξης υπερευτηκτικού λευκού χυτοσιδήρου Καμπύλη απόψυξης υπερευτηκτικού φαιού χυτοσιδήρου 17
Χυτοσίδηροι (2) Κατηγορίες χυτοσιδήρων Ιδιότητες των χυτοσιδήρων Θερμικές κατεργασίες των χυτοσιδήρων Εφαρμογές των χυτοσιδήρων 18
Ενότητα 7 η Μη Σιδηρούχα Υλικά 19
Μη Σιδηρούχα Υλικά Κράματα χαλκού Κύριες κατηγορίες Ιδιότητες Εφαρμογές Κράματα αλουμινίου Κύριες κατηγορίες Ιδιότητες Εφαρμογές 20
Μη Σιδηρούχα Υλικά (2) Κράματα τιτανίου Κύριες κατηγορίες Ιδιότητες Εφαρμογές 21
Τέλος Ενότητας