Üldsisukorda tagasi...

     Siia sisukorda tagasipöördumiseks kliki   Ctrl + Home
    (Jaan Märss - viimati täiendatud 2013 a. ;   (JM)-  minu  poolt tõlgitud või tõlgendatud  nimetus)


METALLISULAMID

TAHKED LAHUSED
    nikkelpronks
    vase ja kulla sulamid
    messing e. valgevask
    tinapronks 
LIHTSAD EUTEKTILISED SULAMID
    trükimetall (antimoni ja plii sulam)
    
EUTEKTILISED  SULAMID (üldiselt)
    eutektiliste sulamite eriomadused
EUTEKTILISED LIITSULAMID
    pehmejoodised - tina-plii
    sulamid vask-hõbe
Kolme ja enama komponendiga sulamid:
    kolmikdiagrammid, nende lugemine        
    neljakomponendilised hõbejoodised 
    pressitud joodised
JOOTERÄBUSTID
     
räbustijääkide eemaldamine
RAUA-SÜSINIKU SULAMID
    olekudiagramm
    terased
    malmid
   (JM) - tõlgitud nimetus (Jaan Märss)

      Siia sisukorda tagasipöördumiseks kliki   Ctrl + Home

                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...


METALLISULAMID
.

Sulam on aine, mis on saadud kahe või enama komponendi kokkusulatamise või -paagutamise teel. (TTÜ 2011)

Sulanud olekus  moodustavad  metallid omavahel vedela lahuse, toimub ühtlane jaotumine (kuigi praktikas on segamine siiski tarvilik - näit. babiidilisandiga messing). Välja tuleb arvata üle 6,7% süsinikuga malmid, mille sees grafiit ujub omaette osadena, mis tõusevad pinnale (grafiit sulaks alles üle 3700º C juures ning tarvilik on ka rõhk).


Metallide omavaheline lahustumine tähendab võimet moodustada tahkeid lahuseid, s.t. et hangumisel moodustuvad segakristallid.  Seejuures võivad metallid moodustada ka metalliide ning lisaks tekivad nii metalliidide kristallid.

Vastavalt metallide omadustele moodustavad metallid omavahel  tahkeid lahuseid (isomorfne sulam),  ja erinevaid eutektilisi sulameid. Kui eutektiline sulam ei sisalda segakristalle, siis on see lihtne eutektiline sulam, mis koosneb kristallide mehaanilisest segust. Eutektiline liitsulam koosneb segakristallide mehaanilisest segust.


TAHKED LAHUSED.

Lahustuvad omavahel igas vahekorras, tahkel kujul koosnevad segakristallidest:
Cu-Ni (nikkelpronks), Ag-Au ja Cu-Au (ehistöö sulamid) ning Cu-Zn (messing e. valgevask).

Segakristallide tekkimine vedelast lahusest ei toimu siiski ühtlaselt:  esmalt tekivad segakristallid, milles on ülekaalus kõrgema  sulamistemperatuuriga  komponent, viimasena  hanguvad sulami üldisele koostisele  vastavad segakristallid - tekib teraline struktuur, mille terade seesmine ebaühtlus on suurim kiirel jahtumisel (näiteks metallkokilli valamisel).



- Ag-Au-Cu kolmiksüsteemi värvide diagramm
, mis näitab ka      kaksiksulamite  värvi.   Vt. kolmikdiagrammi
lugemise juhend

MÄRKUS: Au-Ag sulam kullasisaldusega alla 35% on värvuselt valge, mis viitab võimalusele, et keeruka reljeefiga hõbe (nt. Tallinna tsunftihõbe) on amalgaamitud valge Au-Ag-Hg amalgaamiga




Nikkelpronksi (all vasemal) ja kulla-hõbeda (all paremal) olekudiagrammid on peaaegu lineaarsed.


Vase-kulla olekudiagrammi kõveral on näha  järsk langus
(metalliidide tekkimisest)  

Kuna Cu-Au annavad kaks erinevat metalliidi ( CuAu ja Cu3Au), pole kristallide sulamistempº lineaarne - miinimum asub 20%Au / 900ºC.
    Metalliidide moodustumine toimub pikaaegsel lõõmutamisel 500-670 C juures, metalliitsulamite kuumutamisel (425-450 C) muutub sulam kõvaks ja hapraks, karastamisel jällegi pehmeks ja plastiliseks.

Messingi tahke lahuse olekudiagrammil on näha ümberkristalliseerumine tahkes metallis 
-  Kuni  tsingisisalduseni 35% on sulamid ühtlase sutruktuuriga, on hästi                     vormitavad, treimisel annavad pika laastu).
-  Maksimaalse konstruktsiooniline tugevus on messingil  tsingisisaldusega 45%       (tahkub kahefaasilise sulamina α+ β), on hästi valatav, kuid halvasti vormitav,        treimisel annab murtud  laastu.
-  45% suurema tsingisisalduse juures langeb konstruktsiooniline tugevus järsult.


Tinapronksi
tahke lahuse olekudiagrammil on näha metalliidsed  muutused tahkes metallis 
-  pronksid, mis sisaldavad 4-5% tina, on tahked lahused ning koosnevad vase                segakristallidest;
-  suurema tinasisalduse korral väljub segakristallidest eutektoid - esineb maha               jahtudes metalliidina 
Cu3Sn , mis tekitab pronksis pinget;
-  kellapronks sisaldab tina 20% - heliseb tänu pingele, kuid on juba väga rabe (kellad    purunevad löömisel, eriti talvisel ajal)
-  konstruktsioonimaterjalina  kasutatakse ainult pronksi, mis sisaldab tina 10-12%





LIHTSAD  EUTEKTILISED SULAMID
(
omavaheline lahustuvus puudub, tahket lahust ei moodustu, segakristalle ei teki, hangumise momendil tekib alati sama koostise ja sulamistemperatuuriga  kristallide mass - eutektikum - mille sisse hanguvad ülehulgana esinevad teised kristallid)


NÄITEKS: antimon-plii (trükimetall) - sisaldab ca 15 % antimoni

Pole sugugi eksootiline sulam - trükimetall.                                                        
Sellisest "pliiplokist" pliivalge (Pb-karbonaat) valmistamisel võib saada valge asemel helepruuni pigmendi,  vitraažidele pliiprofiilide valmistamisel lähevad vitraažid "rooste", sest  (3-valentse antimoni ühendid on  pruunikat tooni).

Erikaal  11,3 (plii)  asemel 10,5,  sulamistº
327ºC asemel  246º
C

(2-komponendilise sulami erikaalu määramine: elektronkaalud, teisel kaaalumisel ese vesivannis, kaaluvahe=ruumala).

SULAMI  Sb-Pb OLEKUDIAGRAMMILT näeme sulamistemperatuuri sõltuvust koostisest.  Plii sulamistº on 327ºC, antimoni sulamistº 631ºC, samas on madalaim sulamistº (247ºC) sulamil, milles on animoni 13% .  Sellel sulamistemperatuuril tekib peenkristalliline segu kummastki metallist, mida nimetatakse eutektikumiks. Eutektikum on täpse koostise ja  sulamistemperatuuriga, mida diagrammil tähistab eutektiline isoterm.
    Kui komponentide vahekord on teistsugune, siis kristalliseerub hangumise alguses välja komponent, mis esineb ülehulgana - vedela lahuse sisse tekivad tahked kristallid, kuni isotermini jõudes hangub ülejäänud osa eutektikumina (varemhangunud kristallid jäävad eutektikumi sisse)

EUTEKTILISTEST SULAMITEST ÜLDISELT
Praktiliselt on pilt selline, et eutektilisel sulamil on kaks sulamistemperatuuri: alul tekib metallitüki alla eutektikumist "lomp", selle sisse jääb tahketest  kristallidest pudrutaoline mass, kuni see tº tõstmisel samuti sulab. Eutektiliste sulamite käitumine ilmneb kõige paremini  joodiste puhul:

    -
joodisena eelistatakse kasutada eutektikumi  (madal sulamisº, sitke peenstruktuur) - eutektilise                        koostisega  joodise tilk hangub peaaegu sama säravana, nagu oli vedelas olekus

    - üle- või alaeutektilise joodise hangumisel on näha, kuidas joodisetilk tõmbub vastavalt jahtumise kiirusele       äkki matiks (särava eutektikumi sisse jäävad varem hangunud komponendi kristallid)

    - eutektikumiga jootmine võib olla  raskem, joodis hangub peaaegu momentaalselt ega jäta korrigeerimise         võimalust;  
      eutektikumist erineva joodisega jootmisel on korrigeerimise võimalus, kuid võib tekkida  halb, nn.                    külm jootekoht;

    -
eutektilise isotermi ületamisel tekivad joodetava metalli pinnale tolmpeened eutektikumi kuulikesed               (kuumutamisel metall oksüdeerub ning eutektikum ei märga osüdeerunud pinda);
 
    - poolvedelas olekus massiivseid joodiseid on võimalik (näiteks pintsetiga) pinna silumiseks laiali määrida,           mis võimaldab defekte joodisega täita.

TEHNILISED OMADUSED
    - tahke eutektikum on peeneteraline, homogeenne ja hästi töödeldav (lõigatav);
    -
eutektilised sulamid on võrdluses  tahkete lahustega  jäigemad - enamik konstruktsioonimaterjale on                 eutektilised sulamid;  
    - liigse jäikuse vähendamiseks eutektilisi sulameid hõõgutatakse - kuumutatakse alla  eutektilist isotermi,           mis vähendab kiirel hangumisel tekkinud kristallidevahelisi pingeid (rekristalliseeriv lõõmutamine);
              - eutektiliste sulamite elektrijuhtivus on madalam kui tahketel lahustel (kasut. takistusraadina);
    - eutektiliste sulamite
korrosioonikindlus on madalam kui tahketel lahustel;



EUTEKTILINE LIITSULAM  on kõige levinum metallisulami tüüp, mis koosneb üht tüüpi segakristallidest ning eutektikumist nende vahel.
Kumbki metall lahustub teises (moodustab segakristalle) piiratud ulatuses.


1. NÄIDE:   sulamid vask-hõbe.
Triviaalnimetustena on kasutusel "ligatuurhõbe", ja  "hõbeda ligatuurid", mida tuleb mõista kui legeeritud hõbedat. Ligatuur ise on täpse  terminoloogia järgi legeerimislisand.

Vase-hõbeda alaeutektilist sulamit kasutatakse ehistöös (proovid 875, 916, 925), kasutatud on ka üleeutektilisi sulameid (nn. madalaprooviline hõbe prooviga 400-500)

Vahepealseid sulameid ei saa hästi joota, kuna sulamistemperatuur on liiga madal     (
on kasutatud lauanõude, aga ka ikoonikatete valmistamiseks juhul, kui hõbedajääkidest  kõrgeproovilise hõbeda valmistamiseks puuduvad tehnilised võimalused).

Värvi poolest on nn. "madalaprooviline hõbe" (Ag-Cu prooviga alla 400) sarnane messingile, samas näitab tilgaproov punast hõbekromaadi laiku. Madalaproovilist hõbedat on kasutatud

- Ag-Au-Cu kolmiksüsteemi värvide diagramm
  (
näitab ka kaksiksulamite värvi - vt. kolmikdiagrammi lugemise juhend

 



Vase-hõbeda eutektikumi (proov 719, sulamist 779ºC) kasutataksegi  joodisena
 
Sulamistº madaldamiseks lisatakse veel Zn, Cd, Sn  (praktikas on sulatatud hõbedat prooviga 875 ning  lisatud 10-20% messingit).


ÜMBER
KRISTALLISEERUMINE TAHKES SULAMIS (näide:  hõbe-vask)
Kummalgi pool eutektilise isotermi otsast laskuvad kõverad (kuni 200ºC) tähistavad segakristallides toimuvat muutust:   kuni  8,8% vaske sisaldavad hõbedakristallid muutuvad ebapüsivaks ning  temperatuuri langedes peab vask  hakkama hõbeda kristallidest väljuma. Segakristallide vahele  moodustub eutektoid e. eutektikumitaoline peenkristalne segu (VÕRDLE: eutektikum kristalliseerub välja vedelast sulamist, eutektoidne muutus toimub tahkunud sulamis).

JAHTUMISEL tekitab segakristallide vahele tekkiv eutektoid  sulamis seesmise pinge -  praktikas jahutatakse sulam (proov 875) hangumise alguse järel  kiirelt allapoole eutektilist isotermi (779ºC), sest aeglasel jahtumisel  moodustab eutektoid liistakuid e. lamelle, mis rikub sulatise struktuuri (Tallinna Juveelitehase meistrikoolituse õppematerjalist.)

NING VASTUPIDI: hõbeda sulameid kuumutades hakkab osa eutektikumis sisalduvat vaske siirduma hõbeda kristallidesse, mistõttu muutub sulami struktuur "hõredaks" ning ese on  hõõgumisele läheneval temperatuuril pudrutaoliselt rabe (jootmistemperatuuril ei tohi hõbedat painutada!)

2. NÄIDE:  sulamid tina-plii


  Tina-plii- e. pehmejoodiste olekudiagramm                                                          
  Plii lahustub tinas väga vähesel määral (segakrist.);

  eutektilise koostisega
sulam (tina 61,9% hangub 183ºC)
  on kõige levinum pehmejoodis


KOLMIKSULAMID JA NENDE OLEKUDIAGRAMMID.

 


- eutektilise kolmiksulami olekudiagramm 
Kolm  metalli, mis moodustavad omavahel binaarseid eutektilisi sulameid, moodustavad omavahel ka ternaarse (kolmik-) eutektilise sulami. Sellel on ühine eutektikum, kindel eutektiline koostis ja eutektiline sulamispunkt. 
Kolmiksulami eutektiline sulamispunkt  on ruumilise veeldumispinna madalaim punkt ning asub isotermilisel pinnal (sellel temperatuuril algab mistahes koostisega sulami esimene veeldumine). 


-  eutektilise kolmiksulami  diagramm pealtvaates 


Diagrammil  on näha
sulamite  veeldumispind,  kolme telje piiratud kolmnurgas näeme eutektilise punkti asukohta, mis laskub alla, samakõrgusjooned lõikavad ruumilist pinda ning kujutavad isoterme.  

   KOLMIKDIAGRAMMI LUGEMINE :
-  iga  konkreetne sulam kujutab endast punkti kolmnurga ruumilisel pinnal
-  skaalade väärtused  suurenevad  0
100% - vastupäeva, 100% juures on nurka    kirjutatud  vastava komponendi tähis,
-  alumise skaala numbrite sihtjooned kulgevad..... paremale-üles,
    parempoolse skaala sihtjooned .......................... horisontaalselt,
    vasakpoolse skaala  sihtjooned .......................... paremale-alla.
-  komponentide protsentuaalsete väärtuste summa on 100.



- tahkeid lahuseid moodustava kolmiksüsteemi diagramm :
  (
Ag-Cu-Zn  hõbejoodised)                                                                          

MÄRKUS:  kõik kolm skaalat  jagunevad 50 protsendiks - antud  ebastandartne graafik on  nomogramm e. abivahend  sulamite valmistajale
, mille alternatiiviks on vastav arvutiprogramm.

URL=http://tvlad.ru/wp-content/uploads/2010/06/agcuzn.jpg

(Antud  analüüsimeetodit  nimetatakse analüütiliseks geomeetriaks, praktiliselt nähakse vaeva sellega, et katselisi ja teoreetilisi tulemusi kokku viia ning otsida lahknevustele seletusi: segatakse sulameid kokku  ning uuritakse  nende omadusi)



- Ag-Au-Cu kolmiksüsteemi värvide diagramm
  (
näitab ka kaksiksulamite värvi)                                                                          

Vt.
kolmikdiagrammi lugemise juhend



NELJAKOMPONENDILISED HÕBEJOODISED.

Keerukamateks jootmistöödeks ja eriti remonttöödeks kasutatakse tänapäeval  neljakomponendilisi hõbejoodiseid, kuhu on lisatud sulamistemperatuuri alandamiseks veel väike kogus kaadmiumi või tina.
 
Juhul kui  joodis hakkab sulama liiga vara (enne õige töötemperatuurini jõudmist), valmistavad firmad neljast komponendist sobiva sulamistemperatuuriga kaksiksulameid, mis siis pressitakse mehaaniliselt kokku jootevardaks (näiteks koosneb hõbejoodise Boliden FC 302 - 30AgCuZnSn - joodisevarras kolmest kokkupressitud sulamist). Sulamine algab sel juhul hiljem ning madalama sulamistemperatuuriga komponendid (Sn, Zn) ei jõua pikemal jootmisel lenduda.


JOOTERÄBUSTID.

Jooteräbusti  e. sulandaja on aine joodetava metalli puhastamiseks ja puhtana hoidmiseks, et vähendada sula joodise pindpinevust ja parendada laialivalgumist. Räbusti sulamistemperatuur ei tohi olla kõrgem joodise alumisest sulamistemperatuurist.

 

Korrodeerivad räbustid on keemilised ained, mis lahustavad aktiivselt metalli pinnal oleva oksiidikihi. Mittekorrodeerivatel räbustitel  on vaid kaitsev toime.


Pehmejoodiste räbustid.  Sobivad raua, vase ja sulamite, hõbeda jootmiseks

Kampol (sulamistº 70-100ºC) - sulas olekus lahustab vahemikus 200-300ºC õhukest Cu-oksiidikihti, alates tempº  310ºC hakkab söestuma ja jootmist raskendama, seepärast pole leegiga jootmine võimalik (leegiga võib soojendada metalli kaudselt).  Räbustijäägid ei vaja eemaldamist.

Steariin (sulamistº 72ºC) - veise- ja lambarasvast valmistatud rasvhapete segu, koosneb steariinhappe ja palmitiinhappe segust. On kaitsev räbusti, mida kasutatakse jootekolviga jootmisel (näiteks pliiprofiilidest vitraažide tinatamiseks).  Eelnevalt korrodeerivate räbustitega joodetud või tinatatud  pinnad võib (peale korrodeerivast räbustist puhastamist)  steariiniga kaetult üles sulatada, mis annab eriti läikiva pinna; leegiga tuleb soojendada metalli kaudselt.

Zn-kloriid on korrodeeriv räbusti, millega saab joota kuni temperatuurini 500ºC  (sellest kõrgemal kasutatakse booraksit ja boorhapet). Valmistatakse lahus veega vahekorras 1 : 4.

Zn-kloriid + NH4-kloriid (e. salmiaak) - vahekorras  3 osa Zn-kloriidi :  1 osa NH4-kloriidi. Kuna salmiaak laguneb temperatuuril 338ºC  ammoniaagiks ja vesinikkloriidiks, siis ei sobi see sula joodise või tina sisse kastmiseks (sulatinaga vannis tekib paukumine ja tina paiskub välja).


Kõvajoodiste räbustid, nimetatakse ka flüüsideks.


Booraks
-  Na2B4O10 H2O  või   Na2B4O5 H2
O e. juveliirbooraks  (- lahustuvus vees  3,9% (30ºC, kogus arvestatud ilma kristallveeta) - kaotab kuumutamisel  vahemikus 80-200ºC  9 kristallvett, viimane eraldub kuumutamisel kuni 400ºC, sulamistº 741ºC- )   on universaalne räbusti värviliste ja musta metalli jootmiseks kõvajoodistega. 

-  Booraksist valmistatakse küllastatud lahus (soojendatakse või hõõrutakse koos veega), mis kantakse pintsli või pintsetivahega jootekohta. Kuumutamisel eraldub "põletamata" booraksist kristallvesi, mis ajab booraksi jootekohal väga laiali.  

-  Põletatud booraksit saadakse terasplekil  kuumutamisel  600ºC juures, kuni  eraldub  kristallvesi. Seejärel hõõrutakse veevaba booraks uhmris peeneks ning segatakse piiritusega. Piiritusega jootekohale kandmise järel booraks enam ei paisu, vaid sulab jootekohal, tungides jootepilusse.

-  Boorakshelmega jootmine:  terastraat aetakse hõõguma ning kastetakse kristalse booraksi pulbrisse - booraks sulab traadi külge, seda kuumutatakse leegis, kuni kristallvesi on eraldunud ning traadi otsa jääb veevaba booraksi helmes. Traat koos helmega viiakse jootepilu juurde ning sulatatakse leegiga pinnale.

BoorhapeH3BO3  (-  lahustuvus vees toatemperatuuril 5%, laguneb alates 70ºC  kuni sulamistº 169ºC, muutudes boorhappe anhüdriidiks  B2O3 - on klaasjas siirupitaoline mass  sulamistº-ga  450ºC) on vähese korrodeeriva toimega räbusti, mida kasutatakse puhtalt vaid siis, kui tahetakse säilitada poleeritud pinda (ei korrodeeri, kuna kristallvett pole, ei lähe ka eriti laiali).


Booraks ja boorhape annavad koos soolasegu, mille sulamise temperatuuri  määrab koostis. Praktikas on kasutusel  kaalusuhted  2 : 1 (hõbedale),   1 : 2  (kullale),  universaalseks loetakse 1 : 1. Seejuures jäetakse enamasti täpsustamata, kas kristallvett arvestatakse või mitte.  Allolevat diagrammi  arvestades on tõenäoline, et kristallvesi on arvestatud kaalu sisse.

Kui arvestada kahe vajadusega:  1) räbusti peab sulama enne joodist, ja 2) räbusti peaks korrodeerima minimaalselt, siis tasub 4-komponendiliste hõbejoodiste madalat sulamistemperatuuri arvestades räbusti koostist täpselt kalkuleerida.




   Soolasegu BOORAKS-BOORHAPE:
  
   -  soolasegu minimaalne sulamistº on
alla 600ºC,
      kui boorhappe mooliprotsent on 14  % ,
      arvutuslik kaaluprotsent ..........  4,6 %.
 
   -  soolasegu maksimaalne sulamistº on 783ºC,
      kui boorhappe mooliprotsent on  65 % ,
      arvutuslikult kaaluprotsent ........ 36 %.

   -  soolasegu keskmine
sulamistº on 664ºC
      kui  boorhappe mooliprotsent on  50% ,
      arvutuslik kaaluprotsent 23%.

    Protsentide arvutamisel on  arvestatud booraksit ilma             kristallveeta,  10 kristallveega booraksit tuleb võtta
    vastavalt 1,9 korda rohkem.

Komponentide kasutamisel lahusena  tuleb  arvestada nende erinevat lahustumist (lahustamisel ei tohi jääda jääki!)
Tahkel kujul kokku segamisel saavutatakse ühtlane jaotus:  
1) uhmris kuivalt  kokku hõõrudes (tulemuseks on "põletamata" segu, mis keeb leegis laiali)
2) tiiglis (raudplekil) kokku sulatades, kuni mullitamine väheneb ja segu kohale tõuseb üks suur mull - seejärel jahutatakse ja peenestatakse jootmiseks 
3) kuivalt hoolikalt segatud ja kokku hõõrutud segust  võetakse  osa tulise terastraadi otsa ning sulatatakse sellest  helmes



RÄBUSTITE EEMALDAMINE PEALE JOOTMIST.

Kahe jootmise vahel tasub vana räbusti eemaldada, kuna korduval sulatamisel  räbusti sulamistemperatuur tõuseb (lisanduvad oksiidide lahustumise produktid, samuti esineb lendumine), väheneb nii  oksiidide lahustamise kui ka pinna märgamise võime.

Pehmejoodiste mittekorrodeerivaid räbusteid pole vaja tingimata eemaldada. Kampolit saab pesta maha piiritusega, steariini ka uait-spiritiga. Pinna järgnev puhastamine sõltub vajadustest.

Pehmejoodiste korrodeerivad räbustid on eemaldatavad  kuuma veega, eriti kui joodetud ese visata tuliselt vette.

Kõvajoodiste  räbustid (boraadid)  lahustatakse kuumas  15% väävelhappes (klassikaline moodus),  tervisele kahjutum on lahustamine kuumas sidrunhappe lahuses. Paksud klaasjad koorikud võib eelnevalt eemaldada prepareerimisnõelaga,
Suurte pronksmonumentide jootmisel koputatakse räbusti maha teravaotsalise haamriga.
Efektiivne on tampoonelektrolüüs 10% NaOH lahusega.
Juhul kui eseme konstruktsioon ja materjal kannatavad, visatakse jootmisest kuum ese  räbusti eemaldamiseks ka kuumalt vette või  väävelhappe lahusesse.


                                                                                                                                                          Üldsisukorda tagasi...


.

RAUA ja SÜSINIKU SULAMID - metalli ja tema karbiidi eutektiline süsteem


Raua (Fe) ja raudkarbiidi (Fe3C) olekudiagramm  (URL=http://de.wikipedia.org/wiki/Eisen-Kohlenstoff-Diagramm)


ÜLDISI SELGITUSI. Selgitavas tekstis on sulgudes ära toodud  metallograafilised nimetused, mis leiavad laialdasemat kasutamist.

Süsiniku asemel raudkarbiid !
Raud ei saa sulas olekus süsiniku (grafiidi) kristallidesse siseneda,  
sest süsinik sulab alles temperatuuril  +3500ºC (lisaks on vajalik  rõhk). Praktiliselt moodustab süsinik rauaga  karbiid Fe3C (tsementiit), mille sulamistemperatuur on  +1320ºC. (Punktiiridega tähistatud jooned kujutavad teoreetilist Fe-C diagrammi: kuna Fe3C muutub kõrgetel temperatuuridel ebapüsivaks, tekivad modifitseeritud sulamid, mis muudab  diagrammi).


Suurim süsinikusisaldus on sulamil, mis koosneb täielikult raudkarbiidist (süsinikku 6,67%). Sellest suurema süsinikuhulga puhul  esineb süsinik  kergemate kogumitena, mis tõusevad sulami pinnale.
 

Eutektikumiks  on malm (süsinikku 4,3%)  sulamistemperatuuriga  +1147ºC , mis koosneb raua ja
raudkarbiidi peendisperssest segust (
ledeburiit - kasutatakse kiirlõiketerade valmistamiseks).

Eutektikumist kõrgema süsinikusisalduse puhul kristalliseerub vedelast lahusest karbiid , mis jääb hangumisel  peeneteralise eutektikumi sisse (nii kõrge süsinikusisaldusega võivad olla toormalmid)

Eutektikumist madalama süsinikusisalduse puhul (vahemikus 2,14 - 4,3%) sadeneb vedelast lahusest välja raua segakristall, mis võib sisaldada kuni 2,14% süsinikku (austeniit). Sulami hangumisel jääb see peeneteralise eutektikumi (ledeburiidi) sisse.



TERASED.

Teraseks nimetatakse raua sulamit, mis sisaldab süsinikku kuni 2,14%.  Kuni selle piirini võivad raua kristallid sisaldada süsinikku,  moodustades hõõguvas olekus segakristalle (tahke lahus).  Teras  pole eutektiline sulam, vaid moodustab alumisest kriitilisest temperatuurist kõrgemal tahkeid lahuseid, sellest temperatuurist allpool tekivad terase eutektoidsed sulamid

Tahke lahuse segakristall  Fe- Fe3C (austeniit) muutub temperatuuri langedes ebapüsivaks - allpool +910ºC (ülemine kriitiline temperatuur) muutub  raua  kristallvõre (ruumtsentreeritud kuubiline γ-raud muutub  tahktsentreeritud  kuubiliseks α -rauaks)  ning süsinik peab  uuetüübilisest segakristallist väljuma, moodustades kristallide vahele raudkarbiidi kristalle.

Eutektoidi moodustumine.
 
Allpool  +721º C (alumine kriitiline temperatuur) on α-raua (ferriidi) segakristallid  "tühjad", kogu süsinik paikneb raudkarbiidina rauakristallide vahel.  Seejuures tekib kindla koostisega kristallide segu (raud+raudkarbiid), mida nimetatakse eutektoidiks (e. "eutektikumi sarnaseks" seguks). Eutektoidse segu süsinikusisaldus on  0,86%, metallograafiliseks nimetuseks on perliit ( vastab nn. "hõbeterasele" U8).
(Erinevalt eutektikumist, mis tekib vedelast lahusest, tekib eutektoid ümberkristalliseerumisel hõõguvas terases. Allpool  +721ºC eutektoidi (perliidi) tera suurus enam ei muutu 

    Üleperliitses terases, kus on süsinikku rohkem kui eutektoidis (perliidis moodustub  eutektoidi  vahele      raudkarbiidi  võrkjas struktuur (vähendab plastilisust ja raskendab sepistamist)
    Alaperliitsses terases
on süsinikku vähem,
-  alla 0,86%, seal  jäävad eutektoidi vahele ruumtsentreeritud      α-raua (ferriidi) kristallid

Raua kristallvõre muutumine ülemisel kriitilisel temperatuuril  võimaldab muudatusi sulami omadustes,  mis on seotud  terase  karastamisega.

                                                                                                                                                           Üldsisukorda tagasi...

TERASE  TEHNOLOOGIA - arendused ja rakendused

Vt. ka  separaua tootmine,    sepaterase tootmine ,  terase kuumtöötlemise tehnikad .
 

MALMID.

Malmid on eutektilised sulamid, mis sisaldavad üle 2,14 %süsinikku. Üle selle piiri ei  lahusta raua kristallid enam kogu süsinikku ning  vedela lahuse hangumisel tekivad eutektilised sulamid.

Eutektikumiks  on malm (süsinikku 4,3%)  sulamistemperatuuriga  +1147ºC , mis koosneb raua ja
raudkarbiidi peendisperssest segust (
ledeburiit - kasutatakse kiirlõiketerade valmistamiseks).

Eutektikumist kõrgema süsinikusisalduse puhul kristalliseerub vedelast lahusest karbiid , mis jääb hangumisel  peeneteralise eutektikumi sisse (nii kõrge süsinikusisaldusega võivad olla toormalmid). Kui malm koosneb täielikult raudkarbiidist, on selle süsinikusisaldus 6,67%. Sellest suurema süsinikuhulga puhul  esineb süsinik pesadena sulamis sees. 

Eutektikumist madalama süsinikusisalduse puhul (vahemikus 2,14 - 4,3%) sadeneb vedelast lahusest välja raua segakristall, mis sisaldab  2,14% süsinikku (austeniit). Sulami hangumisel jääb see peeneteralise eutektikumi (ledeburiidi) sisse ning on püsiv kuni ülemise kriitilise temperatuurini  (+910ºC). Sellest allpool muutub raua  kristallvõre  tüüp (ruumtsentreeritud kuubiline γ-raud muutub  tahktsentreeritud  kuubiliseks α -rauaks), süsinik väljub segakristallidest, moodustades raua kristallide vahele raudkarbiidi kristalle, kuni  +721º C juures tekib stabiilne eutektoidne (perliitne) segu.

Valgemalm on  vedela sulami kiirel jahutamisel tekkiv malm, mille murdepind on valge. Valgemalm on äärmiselt kõva ning raskesti töödeldav.

MALMI MODIFITSEERIMINE põhineb asjaolul, et raudkarbiid on ebapüsiv ning laguneb vastavate tingimuste korral rauaks (teraseks) ja grafiidiks (Grafiidi eraldumisel pesadena nihkub metalse põhiosa  olekudiagramm  vasemale!)

Hallmalm on malm, mille murdepind on grafiidipesade tõttu hall.
Vastavalt terase esinemiskujule eelistatakse tavaliselt  perliitset hallmalmi(C umb. 0,8%), milles perliit kui ühtlase struktuuriga eutektoid tagab terase suurima sitkuse, grafiit esineks aga võimelikult peenestatud kujul. Selleks on kaks meetodit.

1) Vedelale malmile lisatakse kuni 1% modifitseerimis- lisandeid, mis sisaldavad lahustunud räni (tööriistaterases võib Si olla 0,5-0,8%, muutmata seejuures omadusi, kuid P ja S - ainult protsendisajandikke). Räni moodustab tahkuvas malmis grafitiseerumistsentreid, mistõttu grafiiti sadestub palju ja väga peente teradena.

2)
Tempermalmi valmistamine juba valatud valgemalmist on s
ulamalmi modifitseerimisest kallim. Selleks sadestatakse süsinik ränivaesest valgemalmist välja kahes t -vahemikus:

-  tsementiit lagundatakse lõõmutamisel üle 9000 (paar ö.p. jooksul) - grafiit hakkab vähehaaval eralduma           ning kristalliseerumistsentrumite tekkimisel laguneb kogu karbiid rauaks ja grafiidiks.
-  raua segakristall (Aus) lagundatakse aeglasel jahutamisel temp.-vahemikus 800-700ºC (paar ö.p.                    jooksul).

Tempermalmis paikneb grafiit pesadena, tempermalm pole sepistatav, aga löökkoormust talub hästi.


Halli malmi valgendatakse, kasutades kohalikku karastamist. Tavaliselt muudetakse valgeks vaid toote pinnakiht (vaguni teljed-rattad, massiivsed valtsid jne.


 Lehekülje  sisukorda tagasipöördumiseks vajuta  Ctrl + Home                                             Üldsisukorda tagasi...