3. TTT DIJAGRAMI KONSTRUKCIJA I PRIMJENA

I. Duplani: MATERIJALI 2 11

3. TTT DIJAGRAMI KONSTRUKCIJA I PRIMJENA

Kroz dosadanja izlaganja studenti su se, pored ostalih, detaljno upoznali sa dva bitna dijagrama: metastabilni Fe-Fe3C dijagram, slika 2.3, i Uptonov dijagram, slika 2.5. Kod analize oba ta dijagrama nije spomenuto vrijeme, a to znai da ga ne ukljuuju. Meutim, sukladno ranije navedenom, vrijeme je presudno za svaki postupak toplinske obrade. Iz metastabilnog Fe-Fe3C dijagrama dobijene su faze koje teorijski odgovaraju vrlo sporom hlaenju. S druge pak strane, jako ubrzano hlaenje elika sa temperature austenitizacije rezultira martenzitom ili nekim drugim fazama koje se u Fe-Fe3C dijagramu ne mogu vidjeti. To znai da Fe-Fe3C i Uptonov dijagram predstavljaju ekstremne sluajeve prostornog dijagrama u kojem je, uz temperaturu i %C, ukljueno i vrijeme t. Tako Fe-Fe3C dijagram vrijedi za thl i vhl 0, a Uptonov dijagram za thl 0, vhl . Zbivanja izmeu ova dva ekstremna sluaja mogue je za svaki elik pratiti pomou TTT dijagrama (Temperature, Time, Transformation). Shematski prikaz TTT dijagrama kao presjeka prostornog dijagrama dan je na slici 3.1.

Slika 3.1 Shematski prikaz TTT dijagrama kao presjek prostornog dijagrama |1|

Prostorni dijagrami su dobri za zorni prikaz, ali nisu praktini za proizvodnu

praksu. Zbog toga se TTT dijagrami predouju kao ravninski, a dobiju se crtanjem Uptonovog i Fe-Fe3C dijagrama u jednom dijagramu, slika 3.2 lijevo. Uz to, mogue je nacrtati i dijagram koliine pretvorenog austenita u ploicama razliitih elika ohlaenih razliitim brzinama s iste temperature austenitizacije, slika 3.2 gornji dio.

3. TTT DIJAGRAMI KONSTRUKCIJA I PRIMJENA

I. Duplani: MATERIJALI 2 12

Slika 3.2 Naelni prikaz konstrukcije TTT dijagrama podeutektoidnog nelegiranog elika |2|

Kod TTT dijagrama podeutektoidnog elika, slika 3.2, tri zakrivljene linije koje se asimptotski pribliavaju temperaturama A1 i A3 predstavljaju pretvorbe austenita u ferit i perlit (id+Fe3Cid).

U TTT dijagramu eutektoidnog elika postoje samo dvije zakrivljene linije koje

se asimptotski pribliavaju temperaturi A1, slika 3.3. One predstavljaju pretvorbu austenita u perlit (id+Fe3Cid). U odnosu na TTT dijagram podeutektoidnog elika nos dijagrama je malo pomaknut udesno.

Slika 3.3 Naelni prikaz konstrukcije TTT dijagrama eutektoidnog nelegiranog elika |2|

Kod TTT dijagrama nadeutektoidnog elika, slika 3.4, tri zakrivljene linije se asimptotski pribliavaju temperaturama A1 i Acm i predstavljaju pretvorbe austenita u Fe3C i perlit (id+Fe3Cid). U odnosu na TTT dijagrame podeutektoidnog i eutektoidnog elika nos dijagrama je jo malo pomaknut udesno.

3. TTT DIJAGRAMI KONSTRUKCIJA I PRIMJENA

I. Duplani: MATERIJALI 2 13

Slika 3.4 Naelni prikaz konstrukcije TTT dijagrama nadeutektoidnog nelegiranog elika |2|

Iz iznesenog se zakljuuje da TTT dijagrami, koji vrijede za samo jednu odreenu koncentraciju elika, omoguavaju odreivanje koliine pretvorenog austenita u ovisnosti o vremenu i temperaturi hlaenja, te odreivanje vrste i koliine nastalih faza. Budui da se ovim dijagramima ele opisati promjene koje nastaju u vrlo kratkim vremenskim intervalima, ali i one koje traju vrlo dugo, vrijeme t se uvijek daje u logaritamskom mjerilu. TTT dijagrami se razlikuju ovisno o nainu hlaenja sa temperature austenitizacije. Budui da hlaenje sa temperature austenitizacije moe biti izotermiko i kontinuirano, pa tako postoje TTT za izotermiko hlaenje i TTT dijagrami dijagrami za kontinuirano (anizotermiko) hlaenje.

TTT dijagrami predoeni slikama 3.2, 3.3 i 3.4 odnose se na izotermiko

hlaenje. Dijagrami dobijeni izotermikim postupcima hlaenja koriste se za praenje samo izotermikih postupaka toplinske obrade. Oni istina, uz odreeni stupanj priblinosti, mogu posluiti i za praenje zbivanja kod postupaka toplinske obrade u kojima se hlaenje izvodi kontinuirano.

Budui da su ovakovi postupci toplinske obrade u praksi esti, bolje je koristiti

TTT dijagrame za kontinuirano hlaenje. Oni se dobijaju hlaenjem vie uzoraka jednog elika sa iste temperature austenitizacije razliitim brzinama. Pri tome se odgovarajuim dilatometrijskim metodama prate poeci i zavreci pojedinih pretvorbi. I ovakvi TTT dijagrami mogu se nai u brojnim katalozima gotovo za sve vrste elika. Jedan od takvih dijagrama predoen je na slici 3.5.

U TTT dijagramima za kontinuirano hlaenje ucrtane su i krivulje hlaenja. Na

njihovim krajevima navodi se vrijednosti tvrdoe elika koja se postie hlaenjem po toj krivulji. Uz to, u dijagramu se obino ne crta linija Mf. U dijagramu na slici 3.5 nacrtano je 8 krivulja hlaenja podeutektoidnog elika sa temperature austenitizacije koja je za oko 30 70 oC iznad temperature A3.

Na kraju procesa hlaenja, a ovisno o predoenim krivuljama, u eliku se

postiu sljedee faze:

3. TTT DIJAGRAMI KONSTRUKCIJA I PRIMJENA

I. Duplani: MATERIJALI 2 14

1. vhl > vkr, nastaje samo martenzit 2. vhl = vkr, nastaje samo martenzit 3. vhl < vkr, nastaje smjesa bainita i martenzita 4. nastaje smjesa perlita, bainita i martenzita 5. nastaje smjesa ferita i perlita 6. na ovoj i krivuljama 7 i 8 nastaje smjesa ferita i perlita

Slika 3.5 TTT dijagram za kontinuirano - anizotermiko hlaenje |1|

TTT dijagrami za izotermiko i kontinuirano hlaenje su slini. Razlika im je u

poloaju linija pretvorbi koje se, zbog razliitih brzina dosizanja istih temperatura, ne nalaze na istom mjestu. Isto tako, postoje razlike i u obliku Ms i Mf linija. Te su razlike zbog toga jer se pri kontinuiranom hlaenju odreenom brzinom prethodno izluuje jedna ili vie faza, a to moe utjecati na daljnju pretvorbu austenita na dva naina: mijenjajui brzinu modifikacije ili mijenjajui kemijski sastav austenita. Kao dodatna, ali ne i manje vana, razlika izmeu ovih dijagrama je i u trajanju inkubacije ti, koje je kod izotermikih TTT dijagrama krae. To se na dijagramima vidi pomakom nosa dijagrama ulijevo.

Osim naina hlaenja sa temperature austenitizacije, oblik TTT dijagrama

mijenja se i dodavanjem legirnih elemenata. To e biti objanjeno kasnije.

Literatura |1| M. Stupniek, F. Cajner: Osnove toplinske obradbe materijala, Sveuilite u Zagrebu,

Zagreb,1996. |2| R. Deeli Metali 2, Sveuilite u Splitu, FESB, Split,1987. Pitanja 1. Prikaite konstrukciju TTT dijagrama podeutektoidnog elika! 2. Prikaite konstrukciju TTT dijagrama eutektoidnog elika! 3. Prikaite konstrukciju TTT dijagrama nadeutektoidnog elika! 4. Objasnite osnovne razlike izmeu izotermikog i anizotermikog TTT dijagrama! 5. Kako se na TTT dijagramu definira kritina brzina hlaenja? Odgovor popratite skicom.