Elastisitet, plastisitet og herding av metaller Per-Einar Rosenhave Sist: Vi så at en legering mellom mykt kobber og mykt tinn gir den harde og sterke legeringen bronse og at oppdagelsen gå formidable effekter Repetisjon: Hva er en legering? Se definisjon side 59 02.04.2017

Mål: Forstå hvilke mekanismer som gjør materialene sterke og harde eller myke og formbare 02.04.2017

Introduksjon Hvorfor danner de to svake metallene kobber og tinn den sterke legeringen bronse? Rett ut en binders. Forsøk å bøye den tilbake slik at den blir nøyaktig slik som før. Hvorfor lar det seg ikke gjøre ? Japanske sverdsmeder har ritualer der sverdet blir varmet opp og avkjølt etter nøyaktige prosedyrer. Er det trolldom som gjør sverdet sterkt? 02.04.2017

Dagsorden Temaer: Atomer i materialteknikken Korn og korngrenser Gitterstrukturer Glidning og glideplan Tvillinger Dislokasjoner Herdemekanismer 02.04.2017

Atomer i materialteknikken For å forklare hvorfor materialene får ulike egenskaper trenger vi et visst kjennskap til atomstrukturer Vår atommodell: Ei rund kule I metallene ligger atomene ordnet i regelmessige mønster 02.04.2017

Atomer 02.04.2017

Gitterstrukturer Bcc: Et atom i midten, ett i hvert hjørne (Fe) Fcc: Ett atom i hvert hjørne, ett atom på hver flate (Al, Cu, Ni) Hcp: Atomer i trekant i basisplanet, atomer i sekskant på hver side (Mg, Zn, Ti) 02.04.2017

Kubisk romsentrert Jern har slik struktur 02.04.2017

Kubisk flatesentrert Aluminium, kobber og nikkel har slik struktur 02.04.2017

Heksagonal struktur Sink og titan har slik struktur 02.04.2017

Korn og korngrenser Korn: Område der krystallorienteringen er lik Korngrense: Skillelinje mellom kornene, altså en markering av at krystallorienteringen endres Isotropt materiale:Materialet har de samme egenskapene i alle retninger Tekstur:Kornene roterer under kald bearbeiding slik at krystallorienteringen blir omtrent lik bearbeidingsretningen 02.04.2017

Glidning og glideplan 02.04.2017

Plastisk deformasjon Plastisk deformasjon forutsetter at atomene glir på hverandre. Det skjer under spenning. Nødvendig spenning for stål kan beregnes til 10 000 MPa. Virkelig spenning ligger på f. eks. 235 MPa. Den enorme forskjellen skyldes feil i atomgitteret, såkalte dislokasjoner 02.04.2017

Dislokasjoner En dislokasjon er en linje som løper gjennom et metall. Langs denne linjen er det feil i atomplasseringen. Dislokasjonen dannes bl. a ved at materialet blir formet 02.04.2017

Dislokasjoner 02.04.2017

Dislokasjonsbevegelser 02.04.2017

Styrkeøkning Styrkeøkning oppnås dersom dislokasjonsbevegelsen hindres. Metoder: Mindre korn Legeringselementer i løsning Partikler Deformasjonsherding 02.04.2017

Mekanismer som fører til styrkeøkning 02.04.2017

Oppsummering Dislokasjoner er gitterfeil Materialenes styrke og formbarhet er knyttet til dislokasjonsbevegelser Når dislokasjonene hindres i å bevege seg, blir materialet sterkt Dislokasjonsbevegelsene kan hindres ved løsningsherding, partikkelherding, korngrenseherding og deformasjonsherding 02.04.2017