Werkstoffkunde- Abkühlkurven
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- Dieses Thema hat 7 Antworten und 4 Teilnehmer, und wurde zuletzt aktualisiert vor 16 Jahren, 7 Monaten von Buhmann.
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6. September 2007 um 12:09 Uhr #484260snoopy100Teilnehmer
Hallo zusammen!
Vielleicht kann mir hier jemand helfen:
wenn man ein Fe-Fe3C-Diagramm gegeben hat und für eine bestimmte Kohlenstoffkonzentration eine schematische Abkühlkurve erstellen soll, wie geht man da am besten vor?
Wann geht das senkrecht nacht unten, wann waggrecht und wann schräg? Reine Schmelze: senkrecht
Gamma: senkrecht
Kann man sagen immer bei Pahsen senkrecht?
Wieso ist beim Übergang gamma–>gamma+Fe3C die Abkühlkurve schräg, beim Übergang gamma–>alpha+Fe3C aber waagrecht???Wäre dankbar um jede Hilfe!!!
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6. September 2007 um 15:09 Uhr #700824BuhmannTeilnehmer
ich erklärs dir mal anhand eines einfachen beispiels: du hast ein zweistoffsystem A-B (diese normale linsenform im zustandsdiagramm). wenn du jetzt beim reinstoff (ganz links oder ganz rechts) von oben nach unten gehst, dann hast du bei der phasengrenzlinien (beim reinstoff fällt die liquidus mit der soliduslinie zusammen) in der abkühlkurve einn waagerechten strich. das kommt daher dass so lange der stoff nicht komplett erstarrt ist, sich die temperatur hält weil ja so lange noch wärme abgegeben wird. (beim wasserkochen wird das system auch nicht heißer als 100°C, bis das komplette wasser verdampft ist. so lange die wärme die vedampfung antreibt, kann das system nicht heißer werden -> verdampfungsenthalpie).
wenn du jetzt im zweistoffsystem irgendwo durch ein zweiphasengebiet wanders (z.b. schmelze und gamma-mischkristall), dann verhält das sich beim erstarren folgendermaßen:
es erstarrt immer zuerst der stoff mit der höheren schmelztemperatur. d.h. während des erstarrungsvorgangs wird die schmelze mit der schwerer schmelzenden komponente angereichert. dadurch sinkt die temperatur in der abkühlkurve langsam. wenn also der letzte rest schmelze erstarrt, besteht dieser letzte rest aus 100% schwerer schmelzenden komponente. umgekehrt hat der erste mischkristall der sich bildet, die zusammensetzung 100% leichter schmelzende komponente. dadurch kommen übrigens auch seigerungen zustande. -
6. September 2007 um 15:09 Uhr #700832ClarinzTeilnehmer
Da gab es doch dies Formel für die Freiheitsgrade.
Wie ging das nochmal – schon so lange her.
Je nach Freiheitgrad weist Du ob sich die Temperatur ändern kann oder nicht.
Edit:
Habs
F = K – P + 1 -> bei Druck konstant
Im Beispiel Wasser also
Verdampfung:
(K)omponeten 1 (Wasser)
(P)hasen 2 (Gas/Flüssig)F = 1 – 2 +1
F=0Sprich an dem System kann nicht geändert werden = Temp konstant
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6. September 2007 um 15:09 Uhr #700827snoopy100Teilnehmer
Vielen Dank für die verständliche Antwort. Das hilft mir schon mal um einiges weiter!
Danke! -
6. September 2007 um 17:09 Uhr #700842snoopy100Teilnehmer
Ja, richtig. Die Formel hab ich auch schon mal gelesen. Danke!!!
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6. September 2007 um 23:09 Uhr #700917VJoe2maxTeilnehmer
Die Phasenregel kommt immer gut, wenn man sie auch anwenden kann ;)Zunächst mal ein Hinweis: In einer Abkühlkurve gibt es keine senkrechten Linien! Du trägst schließlich die Temperatur über die Zeit auf.Hier mal ein Beispiel mit ausführlicher Erklärung der Vorgänge:Gehen wir mal davon aus, dass du im Fe-Fe3C-Diagramm bei 1,0 Ma% C und 1500°C in der Schmelze (0) startest. Die Abkühlung der Schmelze verläuft schnell bis zur Liquiduslinie über dem Gamma-Schmelze-Gebiet -> steiler Temperaturabfall (aber nicht senkrecht). Mit erreichen der Liquiduslinie erstarrt zunächst Gamma-MK. Durch die Erstarrung von Gamma-Mk wird Kristallisationswärme frei. Die Phasenregel besagt hier, dass noch 1 Freiheitsgrad vorhanden ist. Dieser Freiheitsgrad ist die Kohlenstoffkonzentration da die Temperatur durch die frei werdende Kristallisationswärme festgelegt ist (der Druck fällt als Freiheitsgrad aus, da er normalerweise konstant ist). Die Abkühlung wird sich also mit Erreichen der Liquiduslinie verlangsamen und du bekommt den ersten Knick (1) in der Abkühlkurve. Die Temperatur fällt verlangsamt durch die abgegebene Kristallistionswärme bis zu der Temperatur ab, bei der die Soliduslinie über dem Gamma-Gebiet erreicht wird. Die Kohlenstoffkonzentration der wachsenden Gamma-Mischkristalle steigt gemäß dem Hebelgesetz auf die Konzentration an, die durch die waagerechte Schnittlinie der Solidustemperatur mit der Liquiduslinie festgelegt ist -> Folge: Kornseigerungen der Mischkristalle. Nachdem die Soliduslinie erricht ist, stehen wieder zwei Freiheitsgrade zur Verfügung, da keine Kristallisationswärme mehr entsteht. Für die Abkühlkurve bedeutet das, dass hier ein weitere Knickpunkt auftaucht (2).Darauf folgt wieder schnelle Abkühlung durch das Gamma-MK Gebiet. Mit Erreichen der Gamma-Fe3C-Umwandlungslinie wird erneut ein Knick (3) in der Abkühlkurve stattfinden (wir befinden uns nach wie vor bei 1,0% Ma% C :!:- also über der eutektoiden Konzentration). Die Phasenregel sieht ab hier zwei Komponenten (Fe+C) sowie zwei Phasen (Gamma und Fe3C). Das bedeutet wieder nur einen Freiheitsgrad. Diesmal ist die Temperatur der Freiheitsgrad, da nun bei der weiteren Abkühlung die Kohlenstoffkonzentration durch die eutektoide Reaktion festgelegt wird. Aus den Gamma-Mischkristalle diffundiert nun also bis zur eutektoiden Reaktion bei 723°C genau soviel Kohlenstoff an die Korngrenzen bis 0,8 Ma% C im Gamma-MK erreicht sind. An den Korngrenzen bildet sich dabei Sekundär-Zementit (also Fe3C). Da Diffusion ein vergleichsweise langsamer Prozess ist, knickt die Abkühlkurve ab (Die energetische Betrachtung dazu ist zu komplex um sie hier auszuführen). Bei 723°C läuft die eutektoide Reaktion ab und die Phasenregel zeigt keinen Freiheitsgrad mehr (Komponenten: Fe + C / Phasen: Gamma-MK + Fe3C + Alpha-MK). Die Abkühlkurve hat also einen Haltepunkt (4) -> waagerechte Abkühlkurve. Die Ausbildung des eutektoiden Gefüges (Perlit) ist ebenfalls diffusionsgesteuert und benötigt daher Zeit. Die Gitterumwandlung von kfz (Gamma) zu krz (Alpha) ist exotherm – steuert also Energie bei. Erst wenn die Reaktion abgeschlossen ist und nur noch Perlit und Sekundär-Zementit vorliegen geht die Abkühlung wieder mit normaler thermodynamisch bestimmter Geschwindigkeit weiter. Die Kurve geht also vom waagerechten Haltepunkt direkt wieder zur steilen Abkühlung über (5) und wird dann bis zur Raumtemperatur zunehmend flacher, da der Temperaturgradient zur Raumtemperatur geringer wird.Hier noch das Diagramm mit der oben beschriebenen Abkühlkurve:[SIZE=”1″]Quelle des Fe-Fe3C-Diagramms: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:EKD2.png (Bild wurde von mir modifiziert)[/SIZE]
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7. September 2007 um 11:09 Uhr #700949snoopy100Teilnehmer
Vielen Dank für die wirklich ausführliche Erklärung. Hab das jetzt mal Schritt für Schritt durchgearbeitet und ganz langsam wird das alles noch logisch… Hab die Hoffnung also noch nicht aufgegeben 😉
Dankeschön!!
P.S.Vielleich muss ich schon nochmal was fragen… -
14. September 2007 um 9:09 Uhr #702128BuhmannTeilnehmer
besser hätte man’s wirklich nicht erklären können 🙂
so gut wie du kann ich mich an den quatsch wirklich nich mehr erinnern ^^
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