Staal: Verskil tussen weergawes
Content deleted Content added
k Robot: standardiseer verwysingsjablone en voeg argiefskakels in. |
k Robot: standardiseer verwysingsjablone en voeg argiefskakels in. |
||
Lyn 12:
== Materiaaleienskappe ==
[[Yster]] word soos die meeste ander metale gewoonlik nie as 'n onverbonde element in die aardkors aangetref nie.<ref>{{cite web |last=Winter |first=Mark |title=Periodic Table: Iron |publisher=The University of Sheffield |url=http://webelements.com/webelements/elements/text/Fe/geol.html |access-date=28 Februarie 2007 |language=en |archive-url=https://web.archive.org/web/20080520124805/http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/geol.html |archive-date=20 Mei 2008 |url-status=live |df=dmy-all}}</ref> Yster word slegs in verbinding met [[suurstof]] of [[swael]] in die aarde se kors gevind. Tipiese ysterbevattende minerale sluit Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>-die vorm waarin [[ysteroksied]] in die mineraal [[hematiet]] voorkom en FeS<sub>2</sub>—[[piriet]].<ref>{{cite journal | last = F. Brookins | first = Theo. | title = Common Minerals and Valuable Ores | journal = Birds and All Nature | volume = 6 | issue = 4 | publisher = A. W. Mumford | date = November 1899 | url = http://birdnature.com/nov1899/ores.html | accessdate = 2007-02-28 }}</ref> Yster word ontgin vanuit [[erts]] deur die suurstof te verwyder deur dit met 'n ander chemiese element te verbind soos koolstof. Die smeltproses is eers toegepas op metale met laer smeltpunte. [[Koper]] smelt net bokant 1000 °C, terwyl [[tin]] rondom 250 °C. Daarteenoor smelt gietyster wat meer as 1.7% koolstof in legering bevat by ongeveer 1 370 °C. Al hierdie temperature kon bereik word met antieke metodes wat vir ten minste 6000 [[jaar]] lank in gebruik was (sedert die [[bronstydperk]]). Aangesien die oksidasietempo baie vinnig toeneem bo 800 °C, is dit belangrik dat die smeltproses in 'n omgewing plaasvind waar daar min suurstof teenwoordig is.
Anders as koper en tin los koolstof geredelik op in vloeibare yster, wat meebring dat die smeltproses 'n legering tot gevolg het wat te veel koolstof bevat om staal genoem te word.<ref>{{cite encyclopedia | title = Smelting | encyclopedia = Britannica | publisher = [[Encyclopedia Britannica]] | date = 2007 | accessdate = 2007-02-28}}</ref> Selfs in die nouer konsentrasiebestek van staal, kan die mengsels van koolstof en staal 'n verskeidenheid strukture vorm waarvan die eienskappe merkbaar verskil. Dit is baie belangrik dat 'n mens hierdie verskille verstaan om goeie kwaliteit staal te kan vervaardig. By kamertemperatuur is die mees stabiele vorm van yster die liggaamsgesentreerde kubiese struktuur [[ferriet]] of α-yster, wat 'n betreklik sagte metaal is wat slegs 'n klein hoeveelheid koolstof kan oplos (nie meer as 0.021 % op 'n massabasis teen 910 °C). Bo 910 °C ondergaan ferriet 'n [[fase-oorgang]] vanaf die [[kristalstruktuur|liggaamsgesentreerde kubiese]] struktuur na 'n [[kristalstruktuur|vlakgesentreerde kubiese]] struktuur wat [[austenities]]e of γ-yster genoem word, wat ook 'n sagte metaal is maar beduidend meer koolstof kan oplos (soveel as 2.03 % op 'n massabasis teen 1154 °C)<ref>{{cite web |url=http://www.it-innovation.soton.ac.uk/surfaceweb/se/Se-12-2/se122152.pdf |title=Chemical potentials and activities of nitrogen and carbon imposed by gaseous nitriding and carburising atmospheres |access-date=10 Augustus 2006 |last1=Mittemeijer |first1=E. J. |last2==Slycke |first2=J. T. |format=PDF |pages=156 |work=Surface Engineering 1996 Vol. 12 No. 2 |language=en |archive-url=https://web.archive.org/web/20160908205518/http://www.it-innovation.soton.ac.uk/surfaceweb/se/Se-12-2/se122152.pdf |archive-date=8 September 2016 |url-status=dead |df=dmy-all}}</ref>
Aangesien koolstofryke [[austeniet]] verkoel, poog die mengsel om terug te keer na die ferrietfase wat 'n oormaat koolstof tot gevolg het. Een manier waarop die koolstof die austenietfase kan verlaat is vir die [[sementiet]] om uit die mengsel te presipiteer wat yster agterlaat wat suiwer genoeg is om ferriet te vorm en 'n gevolglike sementiet-ferrietmengsel tot gevolg het. Sementiet is 'n [[stoigiometrie]]se fase met die chemiese formule Fe<sub>3</sub>C. Sementiet vorm in gebiede waar die koolstofinhoud hoër is terwyl ander gebiede daar rondom na die ferrietfase terugkeer. Sodoende word herhalende patrone gevorm wat aanleiding gee tot lae wat as [[perliet]] (Fe<sub>3</sub>C:6.33Fe) bekend staan vanweë die pêrelagtige voorkoms of die soortgelyke maar minder aantreklike [[bainiet]]fase.
Lyn 24:
Die hittebehandelingsproses vir die meeste soorte staal behels die verhitting van die legering totdat austeniet vorm en die daaropvolgende blus van die warm metaal in water of olie, wat dit so vinnig afkoel dat die omskakeling na ferriet of perliet nie genoegsame tyd het om plaas te vind nie. Die omskakeling na martensiet in teenstelling gebeur bykans onmiddellik vanweë die laer aktiveringsenergie.
Martensiet het 'n laer digtheid as austeniet, dus het die omskakeling tussen die twee fases 'n verandering in volume tot gevolg, wat in hierdie geval 'n uitsetting tot gevolg het. Interne spanning van hierdie uitsetting veroorsaak dat die martensietkristalle saamgepers word en trekspanning word op die oorblywende ferriet uitgeoefen met 'n beduidende hoeveelheid skuifspanning op beide fases. As die blus nie behoorlik gedoen word nie kan die spannings veroorsaak dat die onderdeel uitmekaarspat wanneer dit afkoel; en indien nie kan dit [[werksverharding]] en ander mikroskopiese gebreke tot gevolg hê. Dit is algemeen dat bluskrake vorm wanneer staal met water geblus word, al is dit nie altyd sigbaar nie.<ref>{{cite web |title=Quench hardening of steel |publisher=INI International |url=http://key-to-steel.com/Articles/Art12.htm |access-date=28 Februarie 2007 |language=de |archive-url=https://web.archive.org/web/20081101202452/http://www.key-to-steel.com:80/Articles/Art12.htm |archive-date=1 November 2008 |url-status=live |df=dmy-all}}</ref>
[[Lêer:LightningVolt Iron Ore Pellets.jpg|duimnael|regs|250px|Korrels [[ystererts]] gereed vir die vervaardiging van staal.]]
Op hierdie stadium is die koolstofinhoud hoog genoeg om 'n beduidende hoeveelheid konsentrasie martensiet te vorm, wat 'n uiters harde dog bros materiaal lewer. Dikwels word staal aan 'n verdere lae-temperatuurproses blootgestel om van die martensiet te vernietig (deur genoeg tyd toe te laat vir sementiet om te vorm) en help ook om die interne spannings en gebreke te verminder. Dit maak die staal sagter en lewer 'n meer smeebare en breukbestande metaal. Hierdie stap waarin tyd so 'n belangrike rol speel word tempering genoem en lewer getemperde staal.<ref>{{cite web |last=Pye |first=David |title=Steel Heat Treating |publisher=Gardner Publications, Inc. |url=http://moldmakingtechnology.com/articles/110002.html |access-date=28 Februarie 2007 |language=en |archive-url=https://web.archive.org/web/20100221224456/http://www.moldmakingtechnology.com:80/articles/110002.html |archive-date=21 Februarie 2010 |url-status=live |df=dmy-all}}</ref>
Ander materiale word dikwels by die yster-koolstofmengsel gevoeg om die uiteindelike eienskappe te beheer. [[Nikkel]] en [[mangaan]] in staal verleen daaraan 'n hoër treksterkte en maak austeniet chemies meer stabiel, [[chroom]] verhoog die hardheid en smeltpunt en [[vanadium]] verhoog ook die hardheid terwyl dit [[metaalvermoeiïng]] verminder. Groot hoeveelhede chroom en nikkel (dikwels 18% en 8% respektiewelik) word bygevoeg om [[vlekvrye staal]] te lewer wat 'n harde [[passivering|oksied]] op die metaaloppervlak vorm en korrosie inhibeer. [[Wolfram]] vertraag die vorming van sementiet wat meer martensiet laat vorm teen laer blustempos en lewer [[snelstaal]]. Aan die ander kant maak [[swael]], [[stikstof]] en [[fosfor]] staal brosser en daarom moet hierdie elemente vanuit die erts verwyder word tydens verwerking.<ref name="materialsengineer">{{cite web |title=Alloying of Steels |publisher=Metallurgical Consultants |date=28 Junie 2006 |url=http://materialsengineer.com/E-Alloying-Steels.htm |access-date=28 Februarie 2007 |language=en |archive-url=https://web.archive.org/web/20200523012724/http://materialsengineer.com/E-Alloying-Steels.htm |archive-date=23 Mei 2020 |url-status=live |df=dmy-all}}</ref>
== Verwysings ==
| |||