Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 33. 11 september 1956 - Utvecklingslinjer inom metallografisk forskning i USA, av Karl-Johan Blom
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
750
’ TEKNISK TIDSKRIFT
Fig. 5.
Schematisk framställning av
mekanismen
vid
spröd-brott.
av brottmekanismen vid sprödbrott och av de faktorer, som
utlöser sprödbrott.
De hittills rapporterade och allmänt erkända
undersökningsresultaten är följande:
Skarpa anvisningar, t.ex. sprickor, är nödvändiga för att
sprödbrott skall uppstå. Dylika sprickor kan bildas i
stålkonstruktioner (särskilt i svetsar) genom något missöde.
Därför är olika ståls förmåga att hindra dylika sprickor
att växa av speciellt intresse.
Omslagstemperaturen (från segt till sprött brott) ger
användbara upplysningar om ett ståls benägenhet för
sprödbrott under förutsättning att denna temperatur
bestämmes på ett sådant sätt, att de så nära som möjlig
motsvarar de förhållanden, under vilka stålet skall användas.
Den hastighet, med vilken en yttre last anbringas, har
ringa betydelse åtminstone vid närvaro av skarpa
anvisningar, emedan spänningsökningen alltid är stor
omedelbart framför en skarp anvisning.
Temperatur och anvisning vid sprödbrottsprovning skall
vara verkligheten så lika som möjligt.
Även sprödbrott i stål föregås av en viss plastisk
deformation. Några korn är alltid så orienterade, att en viss
glidning kan ske (fig. 5 t.v.). När dessa
glidningsmöjligheter uttömts överflyttas belastningen på de korn, som
ej kan flyta vid det rådande spänningstillståndet, och
dessa brister i sin klyvplan (fig. 5 i mitten). Därefter kan
en del korn ånyo glida, men samtidigt bildas sprickor i
dessa korn, som förenar de först bildade mikrosprickorna
till en makrospricka (fig. 5 t.h.).
Även ett sprött brott består alltså av en blandning av
spröda och sega elementarbrott. Vid viss proportion
mellan spröda och sega elementarbrott står det och väger
om sprickan i metallen skall stanna eller växa. Höjs
temperaturen, stoppas sprickan, och sänks den förra, växer
den senare mycket snabbt. Irwin har påpekat, att sprickan
ej växer förrän den töjningsenergi, som frigörs, är större
än den ytenergi, som absorberas, när sprickan växer.
Det förefaller numera sannolikt, att submikroskopiska
sprickor uppstår, när en kristall deformeras plastiskt.
Huruvida en metall brister utan ytterligare plastisk
deformation eller ej, beror på de faktorer, som påverkar
tillväxten av de submikroskopiska sprickorna. Löw har
studerat klyvbrott hos såväl enkristaller som
polykristal-lina metaller och därvid funnit, att dessa klyvytor aldrig
är perfekta utan alltid innehåller nivåskillnader. Även vid
ett rent klyvbrott sker alltså en viss plastisk deformation.
Dessa nivåskillnader kan enligt Löw orsakas av
dislokatio-ner i metallen, lågvinkelkorngränser eller plastisk
deformation omedelbart framför sprickspetsen.
Gensamer har undersökt de mekaniska egenskaperna hos
järn och stål vid mycket låga temperaturer. Därvid har
han funnit, att spännings-töjningskurvan är starkt
temperaturberoende vid ca —200°C och att denna
åldringseffekt kan orsakas av vätets diffusion eller av
disloka-tionsvandringar.
Zonsmältning
Raffinering av metaller och vissa andra grundämnen
genom zonsmältning (Tekn. T. 1954 s. 375, 1013; 1955 s. 796)
bygger på skillnaden i löslighet för föroreningarna i fast
och flytande fas. Den måste vara stor för att raffineringen
skall bli god. Förfarandet är inte nytt, då det i princip
till-lämpats vid avsilvring av bly.
Zonsmältning sker numera även enligt en kontinuerlig
process (Tekn. T. 1955 s. 1014). I denna tillförs den orena
metallen i smält form i mitten av en ränna och den
raffinerade metallen tas ut i ena änden av rännan och
föroreningarna i andra. Zonsmältningen åstadkommes genom
att upphettningsanordningarna rör sig kontinuerligt längs
rännan i samma riktning som föroreningarna.
Termodynamik
Termodynamiken har fått en allt större betydelse för
förståelsen av de reaktioner, som sker i metaller och
legeringar. Emellertid är bristen på tillförlitliga
termodynamiska data (särskilt aktivitetsdata) stor. Det beror delvis
på att de vanliga fysikalisk-kemiska metoderna för
aktivitetsbestämningar ofta har visat sig praktiskt icke
till-lämpbara på metaller. Law McCabe har gjort
aktivitetsbestämningar enligt ångtrycksmetoden i Knudsencell.
Denna består av en sluten behållare med en smal
egg-formad slits i locket. Provet, som skall undersökas,
placeras inuti cellen och upphettas i vakuum till den önskade
temperaturen. Därvid förångas en del av provet och en
viss mängd av ångan lämnar cellen per tidsenhet genom
slitsen. Viktförlusten ånga bestämmes t.ex. genom vägning
eller med radioaktiva spårämnen. Ångtrycket beräknas
sedan enligt den kinetiska gasteorin. Enligt denna metod
har man bestämt aktiviteten för Cr i Fe—Cr, Ag i Au—Ag,
Mn i Mn7C3, Mn i (Mn,Fe)7C8, Si02 i flytande CaO—Si02,
Gu i flytande Cu2S, S i FeS (i jämvikt med Fe).
Cohen och medarbetare har gjort aktivitetsbestämningar
i galvanisk högtemperaturcell för systemen Au—Ni, Al—Zn
och Al—Ag. För systemet Au—Ni, vilket ej följer Raoults
lag, har de uppmätta aktiviteterna kontrollerats med
Dar-kens ekvation för diffusionshastighet, varvid god
överensstämmelse mellan beräknade och experimentellt bestämda
värden erhållits. Kleppa har byggt en kalorimeter för
precisionsbestämning av lösningsvärmen i legeringar.
Noggrannheten anges vara ± 1 °/o.
Ståltillverkningens fysikaliska kemi
Den fysikaliska kemin har fått en allt större betydelse
för reduktion av järnmalm och tillverkning av stål. I USA
är det framförallt J Chipman, som fört utvecklingen
framåt. Bland hans många arbeten kan nämnas
undersökningarna av järnoxidernas fria energi, av desoxidationens
termodynamik av slagg-metallreaktionerna i stål (O, S, P och
Mn) och på senare år av väte i flytande stål och slagg.
Vid studium av vätets beteende i flytande stål är en av
svårigheterna bestämning av den verkliga vätehalten. Detta
beror på vätets höga diffusionshastighet i fast fas, vilket
medför, att analysprovet mycket snabbt måste kylas ned
från det flytande tillståndet till en temperatur betydligt
under 0°C. Chipman och medarbetare har utarbetat en
provtagningsmetod, enligt vilken det endast tar 15 s att
kyla ner provet från flytande tillstånd till ca —200°C.
Han har även utvecklat själva analysmetoden.
Vätet i stål härrör huvudsakligen från vattenånga och ej
från vätgas. Vattenånga finns dels i förbränningsgaserna i
martinugnen, dels i luften. Dessutom kan vatten komma in
i stålugnen med slaggbildare (bränd kalk är särskilt
farlig) eller andra tillsatser. Chipman har även undersökt
jämvikten mellan väte och syre i flytande stål vid olika
vattenångtryck. Av dessa undersökningar framgår, att vid
låg syrehalt kan stål lösa betydande vätemängder även vid
mycket lågt vattenångtryck. Efter desoxidationen måste
därför stålbadet omsorgsfullt skyddas från vattenånga för
att hindra väteupptagning. Karl-Johan Blom
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
