Elastisitet, plastisitet og herding av metaller

Presentasjon om: "Elastisitet, plastisitet og herding av metaller"— Utskrift av presentasjonen:

1 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

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

3 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?

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

5 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

6 Atomer

7 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)

8 Kubisk romsentrert Jern har slik struktur

9 Kubisk flatesentrert Aluminium, kobber og nikkel har slik struktur

10 Heksagonal struktur Sink og titan har slik struktur

11 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

12 Glidning og glideplan

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

14 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

15 Dislokasjoner

16 Dislokasjonsbevegelser

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

18 Mekanismer som fører til styrkeøkning

19 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