T T T DIAGRAMI
TTT diagrami, imenovani tudi Time-Temperature-Transformation diagrami, so pomembno orodje za razumevanje faznih transformacij v kovinah, zlasti pri toplotni obdelavi jekla. Prikazujejo, kako se mikrostruktura materiala spreminja glede na temperaturo in čas, kar pomaga inženirjem izbrati pravilne pogoje za doseganje želenih mehanskih lastnosti.
Osnovni koncept TTT diagramov:
- Os Y: Temperatura.
- Os X: Čas (logaritmična skala).
- Krivulje: Predstavljajo meje, pri katerih pride do faznih premen, kot so začetki in konci transformacij.
Kaj prikazujejo:
- Transformacije austenita: Prikazujejo, kako austenit, stabilna faza pri višjih temperaturah, prehaja v druge faze (npr. perlit, bainit, martenzit) pri nižjih temperaturah in določenih časih.
- Transformacijske meje: Krivulje v diagramu kažejo, kdaj se začne in konča posamezna fazna transformacija.
- Območja različnih faz: Različna območja znotraj TTT diagrama označujejo, katera mikrostruktura (ali kombinacija mikrostruktur) se pojavlja pri določenih pogojih.
Pomen TTT diagramov v praksi:
- Kaljenje: Določitev pogojev, kot sta temperatura in čas ohlajanja, da dosežemo specifično fazo (npr. martenzit za trdnost).
- Temperiranje: Nadzor nad mikrostrukturo in mehanskimi lastnostmi materiala.
- Napovedovanje lastnosti: Na podlagi mikrostrukture, ki je posledica različnih toplotnih obdelav, lahko napovemo trdnost, duktilnost, žilavost in druge lastnosti.
TTT diagrami so tako uporabni predvsem pri optimizaciji toplotne obdelave kovin, saj omogočajo boljši nadzor nad končnimi lastnostmi obdelanih materialov.
| Pomen označb: |
| T – temperatura |
| T – transformacija |
| T – čas |
| a100 – začetek transformacije avstenita |
| a0 – konec transformacije avstenita |
| A – avstenitno področje |
| Ms – začetek nastajanja martenzita |
| Mf – konec nastajanja martenzita |
Črtkane črte 1, 2, 3, 3`, 3“ in 3“` predstavljajo poljubne hitrosti in načini ohlajanja. Ni nujno, da so te črte narisane
Katere od informacij lahko razberemo iz diagramov bomo najlažje spoznali z analizo narisanih krivulj. Na ordinati diagramov je nanesena temperatura, na abscisi pa čas v logaritmični obliki. Narisani diagram je najbolj enostaven. Oblika diagramov je odvisna od kemične sestave jekel.
Primer 1: V času 200 sekund je izdelek ohlajen od Acl (723°C) na 640°C. Hitrost ohlajanja je okrog 0,4 °C/s. Transformacija avstenita se je začela pa 20 s. To razberemo, če na absciso diagrama projeciramo središče ohlajevalne krivulje 1 in črto a100. Transformacija se konča po 200 sekundah. Iz označbe ˝P˝ sklepamo, da se je transformacija izvršila v perlitnem področju.
Primer 2: Transformacija se začne po 190 sekundah pri temperaturi 600°C in se konča po 100 sekundah pri temperaturi 500°C. HO je okrog 1,2 °C/s { (723 – 600) / 100 = 1,23 °C/s }. Sama transformacija je trajala približno 90 sekund. Pri tej temperaturi se avstenit spremeni v perlit, ki ima bolj drobne lamele cementita.
Primer 3 – 3“`: V času 5 sekund ohlajevalna krivulja doseže horizontalo Ms (210°C). pri kateri se začne transformacija v martenzitni stopnji. Po 12 sekundah, pri 120°C, se je transformacija popolnoma končala. Hitrost ohlajanja je več kot 50°C/s.
Primer 3 – 3“: Do 300°C, je bilo ohlajanje enako kot v prejšnjem primeru. Od te temperature navzdol, je ohlajanje izvedeno nekoliko počasneje. Dosežena trdota je enaka. Zaradi manjše hitrosti ohlajanja (manj kot 5°C/s) so notranje napetosti, v tem primeru bistveno manjše. Tako izvedena transformacija oziroma kaljenje se imenuje prekinjeno. V praksi se kaljenje opravi tako, da se izdelek najprej ohlaja v enem in nato v drugem sredstvu.
Primer 3 – 3`: Ohlajanje do 300°C je bilo izvedeno enako kot v primeru 3 – 3“`. Pri tej temperaturi je izdelek zadržan približno 2000 sekund. Na tak način je doseženo, da se transformacija izvrši popolnoma v bainitni stopnji. Tako izvedena transformacija ali kaljenje se imenuje izotermna. Izotermna transformacija se izvrši izvrši tudi v trustitni ali sorbitni stopnji. Ohlajanje do sobne temperature, po izvršeni transformaciji, poteka normalno. Tako zakaljeni izdelki imajo zelo malo notranjih napetosti in imajo zato boljšo trdnost in žilavost. Hitrost ohlajanja so odvisne od velikosti izdelkov in od sredstva v katerem se ohlajanje izvaja. Ohlajanje izdelkov lahko poteka na zraku, v oljih, v solnih kopelih ali staljenih kovinah.