1.Rodzaje wiązań międzymetalicznych:

JONOWE-powstają wówczas gdy elektrony walencyjne atomu elektrododatniego dostaną przyłączone przez atom elektroujemny, wówczas oba atomy maja zapełnione powłoki walencyjne, a .... cząsteczka staje się obojętna. Równocześnie jest ona dipolem gdyż ma wyraźnie zaznaczone bieguny, sprzyja to łatwemu łączeniu się cząsteczkę.

ATOMOWE-mają miejsce gdy elektrony walencyjne pierwotnie różnych atomów elektroujemnych stworzą pary elektronów należące wspólnie do jąder dwóch atomów.

MIĘDZYCZĄSTECZKOWE-powstają w wyniku przyciągania siłami Van-der-waalsa, które występują między chwilowymi dipolami elektrycznymi powstałych atomów na wskutek nierównomiernego rozmieszczenia ładunków w ich chmurach elektronowych.

METALICZNE-występują w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu się na odległość charakterystyczna dla stałego stanu skupienia oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów. Przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi tworząc gaz elektronowy, jest on charakterystyczny dla wiązań metalicznych

2.Elementarna komórka sieciowa.

Jest to najmniejszy wycinek sieci przestrzennej mająca taką samą symetrię jak cały kryształ



Do określenia budowy elementarnej komórki sieciowej potrzeba:

-długości trzech jej krawędzi

-kąty które te krawędzie tworzą między sobą

-rodzaj, ilość i położenie atomów, jonów wchodzących w ich skład.

Najprostszy wycinek sieci przestrzennej kryształu. Rozróżnia się 7 rodzajów sieci krystalicznej: układ regularny, tetragonalny, heksagonalny, romboedryczny, jednoskośny, trójskośny, rombowy.

3.Podstawowe wielkości sieci przestrzennej.

a)prosta sieciowa-prosta łącząca środki dowolnych atomów w krysztale;

b)węzeł sieci-miejsce przecięcia się prostych sieciowych;

c)parametr sieci krystalicznej-najmniejsza odległość atomów na prostej sieciowej;

d)płaszczyzna sieciowa-znajduje się ją przez przesunięcie prostej sieciowej o parametr sieci w kierunku różnym od kierunku prostej;

e)sieć przestrzenna-tworzy ją płaszczyzna sieciowa poddana translacji w kierunku do niej równoległym.

5.Defekty punktowe budowy krystalograficznej.

Wada punktowa jest to brak atomów węzłów w sieci krystalograficznej zwane wakanse lub obecność atomów w położeniu międzywęzłowym. Brak atomu w węźle powoduje zapadniecie się do 3-4 warstw, a tym samym pozostałe węzły otaczające takie miejsca zmieniają swoje położenie. Takie zapadanie się nazywamy kontrakcją. Natomiast rozpychanie sieci krystalicznej przez atom międzywęzłowy nazywa się ekspansją. W rzeczywistych kryształach występują dwa rodzaje defektów, a ich liczba zależy od temp. Pod wpływem temp. mogą one się przemieszczać a nawet znosić. Ruch wakansów i atomów opuszczających węzły nosi nazwę dyfuzji.



6.Defekty liniowe budowy krystalograficznej.

DYSLOKACJA KRAWĘDZIOWA-krawędź ekstra płaszczyzny, czyli półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieci krystalicznej.

DYSLOKACJA ŚRUBOWA-jest to defekt struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej (lewoskrętna i prawoskrętna).

DYSLOKACJE MIESZANE-są to dyslokacje złożone, które maja cechy dyslokacji śrubowych jak i krawędziowych. Do wad powierzchniowych zaliczamy granice ziarn, mikroszczeliny wewnętrzne i tym podobne wady, które maja wymiar makroskopowy

7.Proces krystalizacji.

W czasie krystalizacji zachodzą równocześnie 2 procesy, a to:

1) powstawanie trwałych zgrupowań atomów stanowiących zarodki krystaliczne,

2) rozrastanie się kryształów z istniejących zarodków,

Proces tworzenia się i wzrostu kryształu z cieczy przechłodzonej, roztworu przesyconego lub przesyconej pary (fazy gazowej).

8.Krystalizacja pierwotna.

Przejście stanu ciekłego w stały.

9.Krystalizacja wtórna.

Przemian budowy krystalicznej metali w stanie stałym.

10.Krytyczny proces zarodka.

To wartość promieniowa zarodka kryształu przy którym występuje maksymalna wartość energii swobodnej podczas rozrostu kryształu, dalszy wzrost kryształu powoduje spadek energii. W miarę wzrostu wielkości zarodka początkowo energia swobodna wzrasta, osiągając wartość maksymalną dla zarodka o krytycznym promieniu rk, po czym dalszy wzrost wielkości zarodka prowadzi do obniżenia energii swobodnej krzepnącego metalu. Przebiegać mogą tylko te procesy, które są związane z obniżeniem energii swobodnej układu, trwałymi zarodkami krystalicznymi będą tylko te, których promień jest równy lub większy od promienia krytycznego. Z tych zarodków powstaną kryształy.

11.Właściowści wytrzymałościowe.

To typ HB- twardość, A5-wydłużenie względne, KC- udarność , Rm- wytrzymałość na rozciąganie, Re- granica plastyczności.

12.Właścwości technologiczne.

Odporność na korozję, odporność ma ścieranie, obrabialność, skrawalność, lejność.

13.Statyczna próba rozciągania.

Wykonuje się ją w celu wyznaczenia wielkości charakteryzujących stan naprężenia i odkształcenia osiowo rozciąganej próbki. Podczas próby rejestruje się zależność przyrostu odległości pomiarowej od siły rozciągającej oraz wyznacza się siłę przy osiągnięciu granicy plastyczności. Po rozerwaniu próbki mierzy się długość Lu odcinka pomiarowego oraz średnicę lokalnego przewężenia zwanego szyjką (przy materiałach ciągliwych).

14.Rm;Re;Rsp;A;Z.

Rs-granica sprężystości-największe naprężenie przy którym nie występują jeszcze odkształcenia trwałe;

Re-granica plastyczności największe naprężenie przy którym występuje znaczne odkształcenie trwałe (wyróżniamy górną Reh i dolną Rel;

Rm-granica wytrzymałości –maksymalne naprężenia podczas próby;

Rz-granica zerwania-odpowiada naprężeniu które spowodowało zerwanie próbki;

R0,05-umowna granica sprężystości-naprężeni odpowiadające sile wywołujące naprężenie w próbce wydłużenie trwałe wynoszące 0,05%;

R0,2-umowna granica plastyczności-naprężenie odpowiadające sile wywołującej w próbce odkształcenie trwałe 0,2%;

A-wydłużenie względne-stosunek przyrostu długości pomiarowej próbki po zerwaniu do długości pomiarowej początkowej;

Z-przewężenie względne-jest to stosunek ubytku pola powierzchni przekroju poprzecznego w miejscu zerwania do początkowego przekroju próbki: wykres

15.Metody pomiaru twardości.

a)sposobem ROCKWELLA- polega na dwustopniowym wciskaniu wgłębnika siłą wstępną F0 i siłą główną F1 w podaną próbkę. Podstawą określenia twardości Rockwella stanowi pomiar przyrostu głębokości odcisku od obciążenia F0 do F1. Wynik odczytuje się w jednostkach twardości HR α( α-oznaczenie skali od A do K+NiT b)sposobem VICKERSA- twardość vickersa wyraża się stosunkiem siły obciążającej wgłębnik do powierzchni pobocznicy odcisku. Wgłębnik jest to ostrosłup prawidłowy czworokątny wykonany z diamentu.

c)sposobem BRINELLA-polega na wciskaniu w określonym czasie w badaną próbkę siły obciążającej 1 do jej powierzchni twardej kulki stalowej lub z węglików spiekanych. Twardość określa się na podstawie średnicy odcisku kulki zmierzonej po jej odciążeniu

d)młotek POLDI-pomiar polega na dynamicznym równoczesnym wgniataniu kulki o średnicy 10mm w materiał badany i próbkę wzorcową. W celu wykonania pomiaru młotek przykłada się kulką do badanej powierzchni, a następnie młotkiem tym o masie 0,5kg uderza się. Przez porównanie wielości powstałych odcisków określa się twardość Brinella.

16.Udarność.

Jest to odporność materiału na pękanie przy uderzeniu, miarą udarności jest energia wyrażona w [J] na złamanie znormalizowanej próbki. Próbę uderzeniową przeprowadza się sposobem CHARPY’EGO, która polega na złamaniu jednym uderzeniem spadającego młota wahadłowego próbki z karbem w środku i podpartej na obydwu końcach. Wartość udarności odczytuje się ze skali urządzenia, oznacza się ją w kV.

17.Odkształcenie sprężyste.

Są to odkształcenia przemijające, które znikają po odciążeniu. W zakresie odkształceń sprężystych pod wpływem przyłożonego obciążenia następuje zmiana odstępów pomiędzy atomami w sieci krystalicznej. W wyniku wzajemnego odkształcenia pomiędzy wysuniętymi ze swych położeń atomami powstają wewnątrz odkształconego materiału siły wewnętrzne, które dążą do przywrócenia stanu równowagi i pod wpływem tych sił element metalowy po odciążeniu powraca do pierwotnego kształtu.

18.Odkształcenie plastyczne.

Powstaje w wyniku nieodkształcalnych zbiorowych przemieszczeń atomów w sieci krystalicznej które zachodzą przy obciążeniu metalu powyżej tzw. granicy sprężystości. Odkształcenie plastyczne zachodzi głownie w drodze poślizgu oraz bliźniakowania.

19.Odkształcenie przez poślizg.

Polega na tym że pod wpływem sił zewnętrznych następuje przesunięcie względem siebie części kryształu wzdłuż określonych płaszczyzn krystalograficznych które noszą nazwę płaszczyzn łatwego poślizgu. Zarówno płaszczyzny jak i kierunki poślizgu opowiadają najgęstszemu rozmieszczeniu atomów w sieci każde przesunięcie stanowi całkowitą wielokrotność odległości międzyatomowych, w związku z czym rozmieszczenie atomów w pojedynczym krysztale pozostaje bez zmian.

20.Płaszczyzny łatwego poślizgu.

Są to płaszczyzny z najgęstszym ułożeniem atomów, którym metal stwarza najmniejszy opór odkształcenia. Im więcej płaszczyzn łatwego poślizgu występuje w sieci krystalicznej tym w większym stopniu metal ten jest plastyczny.

21.Odkształcenie przez bliźniakowanie.

Jest bardziej złożonym mechanizmem przemieszczenia atomów z obrotem szeregu atomów o pewien kat w kierunku przesunięcia. Bliźniaki powstają najczęściej wówczas, gdy z jakichś powodów przesunięcia atomów napotykają na przeszkody, powstaje wtedy uskok sieci krystalicznej symetryczne względem obu położonych wokół niego nieodkształconych części kryształu. Tego rodzaju odkształcenie zachodzi równie łatwo w układach regularnym, płasko centrowanym A1 i heksagonalnym A3.

22.Zgniot.

Całokształt zmian zachodzących w materiale związanych ze zmianami budowy krystalicznej metalu oraz jego własnościach wytrzymałościowych, plastycznych, fizycznych i innych, zachodzących pod wpływem przeróbki plastycznej na zimno. Miarą zgniotu jest zmiana wymiarów materiału tj. stopień odkształcenia wyrażony ubytkiem przekroju w %. Po zgniocie materiał ma większą granicę wytrzymałości, plastyczności, mniejsze wydłużenia i przewężenie, większą twardość, wzrasta opór elektryczny, zmienia się gęstość(wzrasta) , zmienia się ciężar właściwy, wzrasta twardość i kruchość, maleje plastyczność.

23.Zgniot krytyczny.

Po osiągnięciu pewnego stopnia odkształcenia zwanego krytycznym stopnie zgniotu, w wyniku rekrystalizacji powstają ziarna bardzo dużych rozmiarów. Dopiero dalsze podwyższanie stopnia zgniotu powoduje silne zmniejszenie się ziarna po rekrystalizacji i to tym większe im większy był stopień odkształcenia plastycznego na zimno. Wielkość krytycznego stopnia zgniotu jest nie duża i waha się od 5-19%.

24.Etapy rekrystalizacji.

Zdrowienie , poligonizacja, rekrystalizacja pierwotna , rozrost ziarn , rekrystalizacja wtórna.

Proces powstawania kryształów, polegający na formowaniu się nowych ziaren krystalicznych, lub powiększaniu ziaren już istniejących, w utworach geologicznych znajdujących się w stałym stanie skupienia. Zachodzi zwykle bez dopływu materii spoza ośrodka ulegającego rekrystalizacji. Najczęściej występuje wspólnie z procesami diagenezy i metamorfizmu.

25.Stal-definicja.

Jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2,11% i innymi pierwiastkami takimi jak mangan Mn i krzem Si, oraz domieszkami szkodliwymi jak fosfor P i siarka S lub dodatkami korzystnymi jak miedź. Stal jest stopem obrabialnym plastycznie, otrzymywanym w procesie stalowniczym po przejściu przez stan ciekły.

26.Postać w stali: węgiel, mangan, krzem, siarka, fosfor.

Węgiel – cementyt i ferryt

Mangan – roztwór stały w ferrycie lub cementycie

Krzem – roztwór stały w ferrycie

Fosfor – roztwór stały

Siarka – siarczek żelaza lub manganu

27.Wpływ węgla na własności stali.

Węgiel jest głównym składnikiem stopowym stali węglowych, silnie wpływającym na jej własności. Wzrost zawartości węgla podwyższa własności wytrzymałościowe stali przy obniżeniu własności plastycznych(podwójna wytrzymałość na rozciąganie Rm, granicę plastyczności Re oraz twardość, natomiast własności plastyczne jak wydłużenie A, przewężenie Z i udarność KC ulegają obniżeniu) Wytrzymałość i granica plastyczności wzrastają jedynie do zawartości 0,8%C, ponieważ obecność cementytu wtórnego powoduje kruchość stali. Wzrost zawartości węgla poprawia również zgrzewalność, obrabialność oraz spawalność.

28.Wpływ manganu i krzemu na własności stali.

MANGAN występuje w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie. Podwyższa on własności wytrzymałościowe stali nie obniżając jej własności plastyczne oraz wpływa korzystnie na jej kujność i zgrzewalność. Wiąże on siarkę tworząc siarczki manganu co zapobiega tzw. kruchości na gorąco.

KRZEAM występuje w stali w postaci roztworu stałego i podnosi jej własności wytrzymałościowe, a zwłaszcza granicę sprężystości, pogarszając jej zgrzewalność i jest silnym odtleniaczem stali zapobiegającym tworzeniu się pęcherzy, mikroszczelin i pęknięć.

29.Zjawisko „kruchości na gorąco”.

Jest wywołane jest obecnością siarki w stali. Siarka łączy się z żelazem tworząc siarczek żelaza FeS, który po podgrzaniu stali do temp. ok. 850-890C tworzy z pozostałymi żelazami eutektykę Fe+FeS, która jest łatwo topliwa i znajduje się na granicach ziarn, podczas przeróbki plastycznej na gorąco topi się i stal pęka. Aby zapobiec temu zjawisku do stali dodaje się mangan, który łączy się z siarką w siarczki manganu, maja one wysoką temp. topnienia(2300C), ale jej wadą jest skłonność do odkształceń plastycznych.

30.Zjawisko „kruchości na zimo”.

Jest wywołane obecnością fosforu w stali. Fosfor rozpuszcza się w ferrycie, jego atomy są dużo większe od atomów żelaza, wchodzą w położenie międzywęzłowe sieci krystalicznej powodując zjawisko ekspansji sieci czyli bardzo umacniają strukturę. Ferryt który jest zwykle plastyczny i miękki staje się twardy i kruchy. Zjawisko kruchości na zimno jest bardzo niebezpieczne ponieważ może spowodować pękanie konstrukcji stalowych nawet przy temp. bliskich 0C.

31.Podział stali węglowych wg struktury.

Ze względu na strukturę po wolnym chłodzeniu stale węglowe można podzielić na trzy grupy: a)stale podeutektoidalne- zawierające do 0,8%C, zbudowane z ferrytu o perlitu

b)stale eutektoidalne- zawierające 0,8%C posiadające strukturę perlityczną

c)stale nadeutektoidalne- o zawartości 0,8-2%C zbudowane z perlitu i cementytu wtórnego.

32.Podział stali węglowych wg zawartości węgla.

<0,25 % C niskowęglowe

0,25 – 0,6 % C średniowęglowe

> 0,6 % C wysokowęglowe

33.Podział stali węglowych ze względu na zastosowanie.

1) stale konstrukcyjne: a) zwykłej jakości ( ogólnego przeznaczenia, o określonym przeznaczeniu), b) wyższej jakości ( ogólnego przeznaczenia, o określonym przeznaczeniu), c) najwyższej jakości o określonym przeznaczeniu.

2) Stale narzędziowe: a) płytko hartujące, b) głęboko hartujące

3) Stale o szczególnych własnościach: a) magnetycznie miękkie, b) łatwo obrabialne mechanicznie.

34.Stale węglowe konstrukcyjne- podział ze względu na jakość, max zawartość węgla.

Dzielą się na:

a)stale zwykłej jakości, w których zawartość siarki i fosforu może mieć max po 0,05%, stosowane są do wyrobu maszyn, wyrobów powszechnego użytku lub na konstrukcję budowlane, mają oznaczenia st0,st2,st3,...,st7, przy czym stale st0-st4 są stalami do spawania i oznacza się je jako st0s, st2s itd. Im wyższy nr stali tym ma ona wyższe własności wytrzymałościowe.

b) stale wyższej jakości max po 0,04% siarki i fosforu stosowane są na bardziej odpowiedzialne elementy konstrukcji metalowych, dostarczane są przez hutę po obróbce cieplnej, normalizowaniu lub ulepszaniu cieplnym, dodatkowo niektóre z nich mogą być poddawane obróbce cieplno-chem, mają oznaczenia 08,10,15,20,...,65 przy czym ten symbol oznacza zawartość węgla w setnych częściach procenta. Stale od 08 do 25 nadają się do nawęglania

c)stale najwyższej jakości w których łączna zawartość S i P może być max 0,05% lub poszczególnych składników po 0,03%, stosowane są podobnie jak stale o wyższej jakości, ale ponieważ mają mniejszą zawartość S i P przeznacza się je na konstrukcje od których wymagamy większego zakresu bezpieczeństwa, maja oznaczenia: 08A, 10A,15A,...,65A

35.Stale automatowe.

Należą do grupy stali niestopowych o szczególnym przeznaczeniu, są to stale łatwo obrabialne w automatach tokarskich, mają obniżoną zawartość węgla w stosunku do innych stali narzędziowych i podwyższoną zawartość S i P. Są to jedyne stale w których siarka może osiągnąć max 0,3%, a fosfor 0,15%. Siarka i fosfor powodują kruchość wióra, który staje się krótki i łamliwy i nie wymaga ingerencji robotnika w jego ........ Oznaczenie A10

36.Stale narzędziowe.

Zawierają od 0,5 – 1,24 % C

Stosowane są na narzędzia np.: młotki, klucze, sprawdziany, uchwyty. Od tych stali wymagana jest duża twardość, odporność na ścieranie, zdolność do skrawania, pewnego zaporu ciągliwości, aby nie pękała krucho, stabilności wymiarów wytrzymałości zmęczeniowej, odporności na działanie wysokich temp. i zdolności hartowania się. Stale te mają więcej węgla od stali konstrukcyjnych, ponieważ wraz ze wzrostem jego zawartości rosną w/w właściwości. Dzielą się na: płytko hartujące się, głęboko hartujące się,

37.Surówki.

Odlewnicze stopy żelaza z węglem o zwartości powyżej 2,11%C są bezpośrednim produktem wielkiego pieca. Rozróżniamy surówki białe i szare. Kryterium podziału stanowi kolor przełomu surówki tzn. biały przełom mają surówki w których węgiel występuje w postaci cementytu, natomiast szary – węgiel występuje w postaci grafitu. W zależności od zwartości węgla i struktury rozróżnia się następujące rodzaje surówek :

a)poetektyczna(2,11-4,3%C)

b)eutektyczne( 4,3%C)

c)nadeutektyczne(od 4,3-6,7%C)

Surówki ze względu na dużą ilość cementytu są bardzo twarde i kruche i praktycznie nieskrawalne, również własności odlewnicze surówek białych są złe i z tego powodu stosuje się je do dalszego przerobu na stal.

38.Żeliwo.

Odlewnicze stopy żelaza z węglem o zwartości powyżej 2,11%C, otrzymuje się je z surówek w piecach zwanych żeliwiakami, na drodze redukcji nadmiaru zanieczyszczeń i tlenu, z surówki oraz dodaniu do niej krzemu, fosforu, manganu i siarki. Jest bardzo tanim materiałem, charakteryzuję się przede wszystkim zdolnością do tłumienia drgań oraz bardzo dobrą lejnością co umożliwia otrzymywanie wyrobów o skomplikowanym kształcie, jest mało wrażliwe na działanie karbu. Dzieli się je na(szare zwykłe, sferoidalne i ciągliwe) we wszystkich tych żeliwach węgiel występuje w postaci grafitu charakterystyczna cecha tego tworzywa. Żeliwo ma strukturę z osnowy metalicznej i wydzieleń grafitu

39.Postać węglowa w surówkach, żeliwach.

W surówkach białych występuje w postaci cementytu , w żeliwach szarych w postaci cementytu oraz jako grafit.

40.Rola grafitu z żeliwach.

Grafit jest niemetalicznym składnikiem strukturalnym żeliwa, powodującym nieciągliwość osnowy niemetalicznej, jego wpływ na właściwości mechaniczne jest zdecydowanie ujemny. Wytrzymałość żeliwa szarego jest niższa od stali, żeliwo jest kruche w zasadzie pozbawione plastyczności. Wpływ grafitu jest tym większy im jest go więcej. Najlepsze właściwości ma żeliwo o małej ilości grafitu równomiernie rozłożonego w postaci drobnych odosobnionych wtrąceń, im wtrącenia grafitu są grubsze tym własności żeliwa gorsze. Najgorsze właściwości mechaniczne ma żeliwo o graficie w postaci dużych płatków. W miarę zaokrąglania kształtu wtrąceń grafitu ich ujemny wpływ zmniejsza się. Obecność grafitu w postaci kulek pozwala na uzyskanie żeliwa o bardzo wysokiej wytrzymałości i pewnych własnościach plastycznych. Grafit wpływa dodatnio na własności odlewnicze żeliwa, sprzyja dobremu wypełnianiu wnęk form odlewniczych. Istnienie wtrąceń grafitu polepsza skrawalność żeliwa czyniąc wiór kruchym. Grafit zwiększa odporność na ścieranie a w postaci płatków powoduje tłumieni drgań

41.Postać w żeliwach: manganu, krzemu, siarki, fosforu.

Fosfor występuje w postaci potrójnej eutektyki Fe3C-Fe3P-Fe

42.Rola fosforu i siarki w żeliwach.

SIARKA w żeliwie jest domieszką szkodliwą, pogarsza ona własności odlewnicze żeliwa i sprzyja jego zabielaniu, przeciwdziała grafityzacji, zwiększa gęstopłynność tzn. żeliwo źle wypełnia formę, jest skłonne do pęknięć. Z tego względu zawartość siarki nie powinna przekraczać w małych odlewach 0,08%, w dużych 0,1-0,12%.

FOSFOR występuje w zawartości od 0,1-1,5% jest pożądanym składnikiem, gdyż obniża temp topnienia, podwyższa jego rzadkopłynność. Pojawia się od w postaci potrójnej eutektyki fosforowej zwanej steadytem(Fe3C-Fe3P-Fe) o temp top 960C. Obecność tej eutektyki podwyższa odporność żeliwa szarego na ścieranie. Ze względu na to, że jest twardym i kruchym składnikiem zawartość fosforu nie powinna przekraczać 0,5% w żeliwach maszynowych.

43 odlewnicze żeliwa i sprzyja jego zabielaniu, przeciwdziała grafityzacji, zwiększa gęstopłynność tzn. żeliwo źle wypełnia formę, jest skłonne do pęknięć. Z tego względu zawartość siarki nie powinna przekraczać w małych odlewach 0,08%, w dużych 0,1-0,12%.

FOSFOR występuje w zawartości od 0,1-1,5% jest pożądanym składnikiem, gdyż obniża temp topnienia, podwyższa jego rzadkopłynność. Pojawia się od w postaci potrójnej eutektyki fosforowej zwanej steadytem(Fe3C-Fe3P-Fe) o temp top 960C. Obecność tej eutektyki podwyższa odporność żeliwa szarego na ścieranie. Ze względu na to, że jest twardym i kruchym składnikiem zawartość fosforu nie powinna przekraczać 0,5% w żeliwach maszynowych.

44.Osnowa metaliczna żeliw.

Podział żeliwa:

- ferrytyczne ( ferryt+ perlit)

- ferrytyczno – perlityczne ( ferryt, perlit, grafit)

- perlityczne ( perlit + grafit)

Osnowa metaliczna podobna jest do stali z tym że w żeliwie szarym występują wtrącenia grafitu co powoduje różnicę we własnościach.

45.Żeliwa modyfikowane.

Otrzymuje się w drodze modyfikacji polegającej na wprowadzaniu przed odlewaniem do ciekłego żeliwa modyfikatorów np. żelazo-krzem lub wapnio-krzem w ilości od 0,1-0,5%. Modyfikator powoduje rozdrobnienie struktury a zwłaszcza grafitu i umożliwia otrzymanie jednorodnej struktury odlewu. Wskutek modyfikacji żeliwo uzyskuje większą wytrzymałości na rozciąganie , ściskanie i zdolność tłumienia drgań. Nadaje się na wały korbowe , koła zębate części maszyn.

46.Żeliwo sferoidalne.

W żeliwie tym grafit ma postać kulek, osnowa metaliczna może być ferrytyczna, ferrytyczno-perlityczna lub perlityczna, sferoidyzację grafitu uzyskuje się przez wprowadzenie do ciekłego żeliwa magnezu lub jego stopów względnie cesu lub jego stopu. Tego rodzaju żeliwa wykazują nie tylko dobre własności wytrzymałościowe lecz także pewną plastyczność której miara jest wydłużenie.

47.Żeliwa ciągliwe.

Otrzymuje się przez wyżarzanie grafityzujące odlewów z żeliwa białego. W czasie wyżarzania następuje rozkład cementytu na austenit względnie ferryt i wolny węgiel, zwany węglem żarzenia. Żeliwo to wykazuje dobra plastyczność( obecność grafitu kołaczkowego). Im drobniejsze są wydzielenia węgla żarzenia, tym własności mechaniczne są wyższe. Rozróżnia się żeliwo ciągliwe białe i czarne. Żeliwo białe otrzymuje się przez wyżarzanie odwęglające przy temp 950-1000C przez okres od 60-90h z następnym studzeniem. Przełom takiego żeliwa jest biały. Żeliwo czarne otrzymuje się przez wyżarzanie odlewów w warunkach obojętnych, którymi zwykle jest piasek kwarcowy, żużel itp. Przeprowadza się w dwóch etapach. Główne składniki tego żeliwa to: węgiel żarzenia, ferryt i małe ilości perlitu.

48.W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplną.

Jest to proces technologiczny, w wyniku którego zmieniają się własności mechaniczne, fizyczne i chemiczne metali i stopów w stanie stałym głownie przez wywołanie zmian struktury będących funkcja temp i czasu. Celem obróbki cieplnej jest otrzymanie materiału mającego określone i pożądane własności.

49.Zabieg cieplny.

Jest to część operacji obróbki cieplnej. Zasadniczymi zabiegami są:

a)nagrzewanie tj. ciągłe lub stopniowe podwyższanie temp

b)wygrzewanie tj. wytrzymanie w temp pośredniej lub docelowej

c)chłodzenie tj. ciągłe lub stopniowe obniżenie temp, która może być przeprowadzona z małą prędkością(studzenie) lub dużą(oziębianie)

d)wychładzanie tj. wytrzymanie w pośredniej lub docelowej temp chłodzenia.

50.Głóne czynniki warunkujące rodzaj obróbki cieplnej.

Podstawą do ustalenia jakim rodzajom obróbki cieplnej mogą podlegać stopy danych składników oraz w jakim zakresie temp należy tą obróbkę przeprowadzać są układy równowagi fazowej. W stopach o układzie z całkowitym brakiem rozpuszczalności nie zachodzą żadne przemiany w stanie stałym i dlatego nie mogą być one obrabiane cieplnie. W przypadku zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym w zakresie wydzieleń wtórnych po nagrzaniu do temp powyżej tej linii otrzymuje strukturę jednorodnego roztworu α. Przez szybkie ochłodzenie takiego stopu można otrzymać roztwór przesycony z którego podczas ponownego podgrzewania następuje wydzielenie składnika α. Zjawisko to umożliwia obróbkę cieplną lub cieplno chemiczną. Stopy o układach z przemianą eutektoidalną doznają przemian alotropowych w stanie stałym co stwarza możliwość obróbki cieplnej gdyż stosując różne szybkości chłodzenia uzyskuje się stopy o rożnej budowie.

51.Narysować na wykresie Fe-Fe3C temperatury: A1,A3,Acm.

52.Przemiana przy nagrzewaniu perlit-austenit.

Zachodzi podczas nagrzewania, jest przemiana dyfuzyjną, składa się z następujących etapów:

a) na granicach ferrytu i cementytu powstają zarodki ziarn austenitu

b)przemiana alotropowa Fe α w Fe γ

c)rozrost zarodków austenitu

d)powolne rozpuszczanie się austenitu w cementycie

e)ujednorodnienie się składu chemicznego austenitu

f)wzrost ziarn austenitu

53.Zmiana wielkości ziarna podczas nagrzewania i chłodzenia.

Własności stali zależą od wielkości ziarna . Powinno ono być jak najmniejsze. Podczas nagrzewania stali w trakcie przemiany perlitu w austenit następuje rozdrobnienie ziarna. W trakcie dalszego nagrzewania następuje rozrost ziarn austenitu . Spowodowane jest to naturalną dążnością metalu do zmniejszenia energii powierzchniowej. Po chłodzeniu w stalach podeutektoidalnych na tle perlitu występuje siatka ferrytu , a w stalach nadeutektoidalnych siatka cementytu, której przebieg odpowiada granicom ziarn austenitu. Chcąc otrzymać stal o budowie drobnoziarnistej nie należy dopuszczać do zbytniego rozrostu ziarna austenitu

54.Stale drobnoziarniste.

Są to stale o małej skłonności do rozrostu ziarna austenitu. W czasie nagrzewania stali drobnoziarnistych rozrost ziarna austenitu jest początkowo nieznaczny i dopiero po osiągnięciu wysokich temp 950-1000C ziarno zaczyna się szybo rozrastać. Stal ta może mieć rzeczywiste ziarno grube jeżeli zostanie przegrzana. Stale te są mniej skłonne do przegrzania, mają szerszy zakres temperatur hartowania, otrzymuje się przez odlewanie stali z dodatkiem aluminium.

55.Stalegruboziarniste.

Są to stale o dużej skłonności do rozrostu ziarna austenitu. W czasie nagrzewania ziarno austenitu zaczyna się szybko rozrastać osiągając duże rozmiary.

56.Przemiana austenit-perlit w warunkach izotermicznych.

Przemian austenitu w perlit zachodzi podczas ochładzania stali, jest przemianą dyfuzyjną, etapy:

a)na granicach ziarn austenitu powstają zarodki cementytu

b)zarodki cementytu tworzą płytki, austenit zubożony w węgiel przemienia się w ferryt

c)powstałe płytki ferrytu i cementytu rozrastają się równolegle w głąb ziarn austenitu

d)w granicach dawnego ziarna austenitu powstaje kilka obszarów złożonych równoległych pasemek ferrytu i cementytu.

Przemiana ta polega na wytrzymaniu austenitu w ośrodku o stałej temp powyżej Ar1. Po przechodzeniu do tej temp austenit początkowo nie ulega i przez pewien okres pozostaje niezmieniony, okres ten nosi nazwę okresu inkubacyjnego. W miarę dalszego wytrzymywania w tej temp rozpoczyna się przemiana austenitu i przebiega do jego całkowitego wyczerpania. Długość okresu inkubacyjnego jest różna w zależności od temp, jak również różna jest w poszczególnych temp szybkość przemiany austenitu.

57.Konstrukcja wykresów CTPi.

Są to wykresy sporządzone dla tzw. izotermicznego chłodzenia stali, pokazane są na nich linie początku i końca przemiany austenitu w perlit, bainit i martenzyt w zależności od czasu od czasu przy stałej temp. przemiany, a więc na ich podstawie można ocenić po jakim czasie w stali jest np. 50% perlitu lub jaki czas jest potrzebny aby przemiana martenzytyczna zaszła do końca.

58.Przemiana bainityczna.

Dla stali węglowych przemiana bainityczna zachodzi w temp. 550-200C . W tym zakresie temperatur szybkość dyfuzji węgla w austenicie jest bardzo mała , na skutek czego z austenitu powstają płytki ferrytu przesyconego węglem. Ponieważ jednak szybkość dyfuzji węgla w żelazie α jest znacznie większa niż w żelazie γ, z powstałych płytek ferrytu wydziela się cementyt . Im niższa temperatura przemiany , tym mniejsza jest szybkość dyfuzji węgla i wydzielenia cementytu są drobniejsze. Rozróżnia się bainit górny, powstały z przemiany austenitu w zak. Temp 550-350°C oraz bainit dolny powstały z przemiany austenitu w tepm. 350°-250°C. Twardość bainitu górnego 45 HRC , a dolnego 55 HRC.

59.Co to jest bainit.

Jest mieszaniną przesyconego węglem ferrytu i węgliku, jest twardszy niż martenzyt, ma mniejszą wytrzymałość ale również jest bardziej plastyczny. Struktura bainitu zależy od temp przemiany austenitu. Rozróżnia się bajnit górny i dolny, bainit górny powstał z przemiany w zakresie temp 550°-350°C,a struktura ma charakter pierwotny. Bainit dolny powstał z przemiany w temp 350°-250°C a struktura ma charakter iglasty. Twardość bajnitu górnego 45 HRC, a dolnego 55 HRC.

60.Przemiana martenzytyczna.

Zachodzi po przechłodzeniu austenitu poniżej temp Ms. Poniżej tej temperatury dyfuzja węgla jest bardzo mała następuje więc tylko przebudowa sieci przestrzennej żelaza γ w żelazo α..Przemiana martenzytyczna rozpoczyna się natychmiast , bez okresu inkubacyjnego polega na powstawaniu coraz to nowych kryształów. Ilość martenzytu zwiększa się poprzez powstawanie nowych igieł , a nie rozrost już istniejących. Pierwsze płytki martenzytu biegną przez całe ziarna austenitu nie przekraczając jednak ich granic. Kolejne są do nich równoległe lub nachylone pod kątem 60° i 120° . Temperatura początku (Ms) i końca (Mf) przemiany zależy od składu chemicznego stali , a przede wszystkim od zawartości węgla.

61.Martenzyt.

Jest to przesycony roztwór stały węgla z żelazie α , jest struktura niestabilną, ma największą objętość właściwą z pośród wszystkich struktur. Zwiększanie się ilości martenzytu w miarę postępu przemiany zachodzi przetworzenie się rozwoju kryształów(igieł), a nie przez rozrost kryształów istniejących. Wielkość płytek martenzytu zależy od wielkości ziarna austenitu z którego powstają.

62.Co to jest Ms, Mf.

Ms jest to temp początku przemiany martenzytycznej, Mf temp końca przemiany martenzytycznej. W zakresie tych temp austenit przemienia się w martenzyt

63.Co to jest Vkr i jak się wyznacza.

Vkr jest to krytyczna szybkość chłodzenia, czyli minimalna szybkość chłodzenia, przy której otrzymuje się jednorodną strukturę martenzytyczną

64.Konstrukcja wykresów CTPc.

Są to wykresy charakteryzujące przemiany austenitu podczas ciągłego chłodzenia, na ich podstawie można określić jaka struktura powstaje w stali po jej chłodzeniu z określoną prędkością.

65.Przemiany przy odpuszczaniu stali.

Etap I

80°-200° - pierwsze stadium przemiany martenzytu , wydzielanie się z przesyconego roztworu węglika żelaza zwanego węglikiem ε. Otrzymujemy iglastą strukturę będącą mieszaniną ferrytu przesyconego węglem i węglików. Austenit szczątkowy pozostaje bez zmian.

Etap II

200°-300° - dalsze wydzielanie się z roztworu węglika ε. Jednocześnie zachodzi dyfuzyjny rozkład austenitu szczątkowego na strukturę o charakterze bainitycznej. Otrzymujemy strukturę będącą mieszaniną ferrytu nieznacznie przesyconego węglem i węglikiem ε.

Etap III

300°-400° - całkowite wydzielenie się węgla z roztworu, a węgliki ε ulegają przemianie na cementyt. Struktura: mieszanina ferrytu i cementytu. Struktura powstała przy odpuszczaniu stali w temperaturze 150°-400°C nosi nazwę martenyztu odpuszczonego.

Etap IV

400°-650°C - koagulacja cząstek cementytu wraz ze wzrostem temperatury. Otrzymujemy strukturę będącą mieszaniną ferrytu i cementytu (w postaci kulek) zwaną sorbetem.

66.Naprężenia wewnętrzne.

Powstają podczas nagrzewania lub chłodzenia obrabianego cieplnie elementu w wyniku ... przez przedmioty o większej objętości właściwej na przedmioty o mniejszej objętości właściwej. Mogą one spowodować odkształcenia, a w przypadku gdy ich wartość przekroczy granice wytrzymałości materiału- powstanie pęknięć. Naprężenia natury cieplnej powstają w wyniku nierównomiernego chłodzenia czy nagrzania przedmiotu poniżej A1 i związane są z rozszerzalnością cieplną. W przypadku nagrzewania naprężenia zanikają po osiągnięciu dostatecznie wysokiej temp, ponieważ granica plastyczności ze wzrostem temp maleje i materiał odkształcając ulega odprężeniu. Natomiast przy chłodzeniu gdy granica plastyczności wzrasta mogą pozostać w materiale znaczne naprężenia nawet po zupełnym wyrównaniu temp

67.Hartowanie.

Polega na nagrzaniu stali do temp 30-50C powyżej AC3-AC1, wygrzaniu w tej temp, a następnie szybkim chłodzeniu w celu otrzymania struktury martenzytycznej lub bainitycznej. Ten zabieg zapewnia bardzo wysoką twardość stali

68.Rodzaje hartowania.

Hartowanie powierzchniowe

Polega na szybkim nagrzaniu cienkiej zewnętrznej warstwy przedmiotu z następnym oziębieniem. Należy wykonać to bardzo szybko , aby ciepło nie przenikało do wnętrza przedmiotu i zahartowana warstwa nie była zbyt gruba. Aby uzyskać jednorodny austenit w krótkim czasie temperatury hartowana SA znacznie wyższe niż zazwyczaj. W zależności od sposobu hartowanie powierzchniowe dzieli się na:

- hartowanie płomieniowe polegające na nagrzaniu elementu hartowanego palnikiem gazowym i następnie na intensywnym chłodzeniu strumieniem wody. Temperatura płomienia palnika acetylenowo-tlenowego wynosi 3100°C . Hartowaniu płomieniowemu poddaje się stale stopowe i węglowe o zawartości węgla 0.45-0.65%C

- hartowanie indukcyjne polega ono na umieszczeniu hartowanego przedmiotu w zmiennym polu elektromagnetycznym. Powoduje to powstanie w przedmiocie prądów wirowych , w których gęstość nie jest jednakowa na całym przekroju elementu. Indukowany prąd płynie głównie w warstwie powierzchniowej , a w miarę oddalania od powierzchni jego gęstość maleje. Energia prądów wirowych zmienia się na ciepło. Ilość wydzielonego ciepła jest proporcjonalna do kwadratu gęstości prądu , więc spadek ilości wydzielonego ciepła w miarę oddalania się od powierzchni jest większy .

- hartowanie kąpielowe polega na nagrzaniu powierzchni przedmiotu poprzez zanurzenie go na krótki okres czasu w kąpieli solnej lub metalowej o temperaturze znacznie wyższej niż temp. hartowania i następnym chłodzeniu w wodzie lub oleju.

69.Dobór temp. Hartowania dla stali węglowych.

Dobór temperatur hartowania dla stali węglowych zależy od zawartości węgla w stali. Dla stali podeutektoidalnych ( poniżej 0,8%C ) jest to temp. 30°-50° powyżej A3 . Temp. tą dobiera się w ten sposób aby uzyskać jednorodny austenit. Dla stali nadeutektoidalnych ( powyżej 0,8%C) temp. hartowania wynosi 30°-50° powyżej temp A1. W przypadku stali nadeutektoidalnych rezygnuje się z rozpuszczania cementytu wtórnego , gdyż podnosi on twardość stali.

70.Odpuszczanie.

Stosuje się zawsze po hartowaniu, polega na nagrzaniu materiału uprzednio zahartowanego do temp zawsze powyżej AC1(727C) i chłodzeniu w celu zmiany struktury, właściwości stali zahartowanej i zmniejszenie naprężeń hartowniczych. Rozróżnia się:

a)odpuszczanie niskie (od 150-250C) ma na celu częściowe usunięcie naprężeń hartowniczych przy zachowaniu wysokiej twardości i odporności na ścieranie. Martenzyt zubaża się w węgiel, a austenit szczątkowy nie ulega żadnym przemianą

b)od250-500C jego celem jest obniżenie twardości i zwiększenie odporności na uderzenia przy zahartowaniu wysokiej wytrzymałości i sprężystości. Martenzyt w dalszym ciągu ma zmniejszona zawartość węgla, a więc jego przesycenie zmniejsza, austenit szczątkowy nie ulega przemianą

c)odpuszczanie wysokie od 500-650C stosuje się je w celu uzyskania jak najwyższej odporności na uderzenia przy wystarczającej wytrzymałości i twardości

71.Ulepszanie cieplne.

Jest to połączenie hartowania i wysokiego lub średniego odpuszczania. W celu uzyskania optymalnych własności mechanicznych.

72.Rodzaje wyżarzania.

1. wyżarzanie ujędnoradniające

1000°-1250° - ma na celu usunięcie ,względnie zmniejszenie niejednorodności składu chemicznego powstającej w wyniku procesu krystalizacji. Odbywa się na drodze dyfuzji.

2.wyżarzanie zupełne

przeprowadza się w temp.30°-50°powyżej Ac3-Acm z następnym wolnym studzeniem w zakresie temperatur krytycznych. Ma na celu rozdrobnienie ziarna , usunięcie naprężeń , uzyskanie jednorodnej struktury.

3.wyżarzanie normalizujące

polega na nagrzaniu do temp 30°-50°C powyżej Ac3-Acm z następnym studzeniem w spokojnym powietrzu. Celem zabiegu jest uzyskanie jednolitej drobnoziarnistej struktury i usunięcie naprężeń wew. W stalach nadeutek. Można na drodze normalizowania rozbić siatkę cementytu wtórnego .

4.wyżarzanie izotermiczne

polega na nagrzaniu do temp 30°-50° powyżej Ac3-Acm , wygrzaniu w tej temp. i szybkim ochłodzeniu do temp. odpowiadającej zakresowi przemian perlitycznych (700°-500°C) Ma ono na celu polepszenie obrabialności i obniżenie twardości.

5.wyżarzanie sferoidyzujące

ma na celu koagulację węglików, co pozwala na uzyskanie najbardziej miękkiej i plastycznej struktury. Polega na nagrzaniu do temp. bliskiej Ac1, wygrzaniu przy tej temp. z następnym chłodzeniem

6.wyżarzanie rekrystalizujące

polega na nagrzaniu do temp. nieco wyższej od temp. początku rekrystalizacji, wygrzaniu i chłodzeniu. Usuwa skutki zgniotu.

7.wyżarzanie odprężające

zmniejsza naprężenia własne powstałe w procesach technologicznych ( np. obróbka mech. Spawanie , prostowanie) polega na nagrzaniu do temp. poniżej Ac1 , wygrzaniu z następnym studzeniem.

8.wyżarzanie grafityzujące

ma na celu rozkład cementytu na grafit i austenit ( jeżeli temp. procesu leży powyżej Ac1 ) lub grafit i ferryt ( jeżeli temp. procesu leży poniżej Ac1)

9.wyżarzanie odwęglające

ma na celu wypalenie węgla z pow. Elementu

10.wyżarzanie przegrzewające

polega na nagrzaniu stali do temp. przy której następuje silny rozrost ziarna , wygrzaniu i studzeniu. Ma to na celu uzyskanie gruboziarnistej struktury np. w celu poprawienia obrabialności.

73.Utwardzanie dyspersyjne.

(wydzieleniowe) jest połączeniem dwóch kolejnych zabiegów cieplnych: przesycenia i starzenie.

PRZESYCENIE-jest to nagrzanie stali do temp przy której wydzielony składnik przechodzi roztworu bez przemiany alotropowej, a więc do temp nieco powyżej krzywej zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym, wygrzanie przy tej temp a następnie ochłodzenie w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze przesyconym

STARZENIE-jest zabiegiem stosowanym po przesyceniu szczególnie w przypadku stopów metali nie żelaznych. Polega na nagrzaniu uprzednio przesyconego stopu do temp przy której zachodzi wydzielenie się składnika przesycającego w odpowiednim stopniu dyspersji, wygrzaniu przy tej temp, a następnie chłodzeniu. Ten zabieg ma na celu zwiększenie twardości, polepszenia własności wytrzymałościowych, wyróżniamy starzeni sztuczne(krótki okres czasu w wysokiej temp), naturalne(bardzo długi okres w temp otoczenia)

74.Obróbka podzerowa.

Polega na oziębieniu uprzednio zahartowanej stali do niskich temp (powyżej 0C) w celu zmniejszenia zawartości austenitu szczątkowego. Powinna być przeprowadzona bezpośrednio po hartowaniu, by uniknąć szkodliwej stabilizacji austenitu(dla stali o wyższej zawartości węgla i takich dla których Ms jest znacznie niższa od temp otoczenia, przez co podczas zwykłego hartowania ......nie dochodzą do końca, w skutek czego powstaje w stali duża ilość austenitu szczątkowego)

75.Co to jest hartowność.

Jest to zdolność struktury do tworzenia struktury martenzytycznej ponieważ określa przydatność stali do obróbki cieplnej. Zależy od:

a)składu chemicznego-im więcej węgla tym większa hartowność, kobalt zmniejsza hartowność,

b)wielkości ziarna austenitu-im większe tym większa hartowność

c)jednorodności austenitu-imbardziej jednorodne tym większa hartowność

d)zawartości wtrąceń niemetalicznych, węglików, zanieczyszczeń-im jest ich więcej tym mniejsza hartowność

76.Metody badania hartowności.

1.Badanie hartowności na przełomie

Polega na obserwacji przełomu zahartowanej próbki . Strefa zahartowana jest matowa i jedwabista , a niezahartowany rdzeń ma budowę grubo-ziarnistą i jest błyszczący.

2.Metoda Grossmana

Polega na hartowaniu w wodzie lub oleju cylindrycznych próbek i różnych średnicach . Następnie próbki przecina się i dokonuje się pomiarów twardości na poprzecznym przekroju wzdłuż średnicy. Wyniki pomiarów zestawia się graficznie. Obserwując strukturę próbki pod mikroskopem, stwierdza się że przy powierzchni jest jednorodny martenzyt , a w głębszych warstwach pojawia się bainit , a następnie drobny perlit. Za granicę strefy zahartowanej przyjmuje się strukturę o zaw. 50% martenzytu. Twardość odpowiadająca takiej strukturze nosi nazwę twardości krytycznej . Sposób wyznaczenia strefy zahartowanej z wykresu polega na naniesieniu twardości kryt na wykres . Co umożliwia określenie średnicy niezahartowanej rdzenia (Dr) , a następnie obliczenie strefy zahartowanej ze wzoru.

3. Próba chłodzenia czołowego.

Polega na nagrzewaniu cylindrycznej próbki o średnicy 25 mm i długości 100 mm do temp. hartownia ,a następnie powierzchnię czołowa próbki ochładza się strumieniem wody. Po ostygnięciu próbki szlifuje się ja wzdłuż dwóch przeciwległych tworzących i dokonuje się pomiaru twardości HRC na długości 50 mm. Wyniki zestawia się na wykresie otrzymując krzywą hartowności , charakteryzującą przebieg spadku twardości wzdłuż próbki. W celu wyznaczenia odległości krytycznej ( l kr ) tj. odległości od czoła na której próbka uległa zahartowaniu odczytujemy z odpowiednich norm twardość krytyczną dla danego gatunku stali i korzystając z krzywej hartowności wyznaczamy l kr. Znając l kr i korzystając z odpowiedniego wykresu można ustalić średnice krytyczną (D kr) badanej stali przy hartowaniu w wodzie i oleju.

77.Obróbka cieplno chemiczna.

Polega na wzbogaceniu powierzchniowej warstwy przedmiotu w różne pierwiastki bez zmiany składu chemicznego np. nawęglanie, oziębianie ipt. Celem tych zbiegów jest otrzymanie wyrobów o określonych wyjątkowych własnościach warstwy powierzchniowej i plastycznym uodpornieniu na pękanie rdzenia. Rozróżniamy następujące rodzaje obróbki cieplno chemicznej: nawęglanie , azotowanie , cyjanowanie , nasiarczanie , a także nasycanie innymi pierwiastkami metalicznymi i niemetalicznymi.

78.Nawęglanie.

Nawęglanie – nasycanie powierzchni elementów stalowych węglem w celu uzyskania twardej i odpornej na ścieranie warstwy pow. Przy ciągliwym rdzeniu.

Rozróżniamy nawęglanie w proszkach z zastosowaniem stałych ośrodków nawęglających oraz nawęglanie gazowe o gazowych ośrodkach nawęglających.

Do nawęglania stosuje się stale węglowe lub stopowe o zaw. węgla (0.1%-0.2%C)

W nawęglonym przedmiocie struktura warstwy zew. Składa się z cementytu siatkowego na tle perlitu , następnie jest warstwa perlityczna , a pod nią strefa perlityczno-ferrytyczna. Im bliżej rdzenia tym więcej jest ferrytu. Zawartość węgla w warstwie zew. Nie powinna przekraczać 1-1.2 %C , aby uniknąć kruchości na skutek zbyt dużej siatki cementytu.

Nawęglanie przeprowadza się w temp 850°-950° C. Przedmioty nawęglone poddaje się obróbce cieplnej polegającej na dwukrotnym hartowaniu z niskim odpuszczaniem.

Pierwsze hartowanie powoduje rozdrobnienie ziarna w rdzeniu i usunięcie siatki cementytu w warstwie zew. Drugie hartowanie ma na celu uzyskanie drobnoiglastego martenzytu w warstwie pow. I nadanie odpowiedniej ciągliwości rdzeniowi . Niskie odpuszczanie (150-180°C) zmniejsza naprężenia hartownicze i polepsza własności mech. Warstwy nawęglonej .

79.Azotowanie.

Proces powierzchniowego nasycenia stali lub żeliwa azotem. Rozróżnia się azotowanie utwardzające(ma na celu podwyższenie twardości powierzchni), antykorozyjne(ma na celu powiększenie odporności na korozję)

80.Stale stopowe.

Stale które poza żelazem i węglem oraz zwykłymi domieszkami (Mn, Si, P, S, Cu) zawierają inne składniki wprowadzone celowo zwane dodatkami stopowymi.

81.Postać dodatków stopowych.

Dodatki stopowe występują w postaci :

- w roztworze stałym

- jako węgliki

- jako wtrącenia niemetaliczne

- zw. Międzymetaliczne

- w postaci wolnej

82.Pierwiastki nie tworzące węglików.

Ni, Si, Co, Al., Cu, N

83.Podstawowe grupy węglików.

Węgliki dzieli się na trzy grupy: 1) węgliki o sieci regularnej prostej(typ NaCl) odpowiadające wzorowi MC. Są one związkami stabilnymi o wysokiej temp. Topnienia i dużej twardości 2) węgliki o sieci heksagonalnej zwartej odpowiadające wzorowi MC lub M2C. 3) węgliki M3C o strukturze rombowej cementytu. Maja one najniższa twardość 700-2100 HV. Tworzą one żelazo i mangan.

84.Wpływ dodatków stopowych na przemiany stopowe.

85.Wpływ dodatków stopowych własności ferrytu.

Dodatki stopowe rozpuszczone w ferrycie zmieniają jego własności: - podwyższają wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności, twardość, a obniżają własności plastyczne. Zmiana własności jest tym większa im bardziej te pierwiastki są oddalone od żelaza w okresowym układzie pierwiastków i im większa jest różnica w średnicach atomowych. Najsilniejsze utwardzanie ferrytu powodują mangan, krzem oraz nikiel. Chrom, molibden i wolfram maja mniejszy wpływ. Wszystkie te pierwiastki natomiast poza chromem i niklem obniżają udarność ferrytu.

86.Wpływ dodatków stopowych na układ Fe-Fe3C.

Pierwiastki stopowe rozszerzające zakres istnienia faz gamma obniżają temp. Przemiany AC3, a pierwiastki zwężające zakres istnienia faz gamma podwyższają temp. Przemiany AC3. Pierwiastki stopowe wpływają również na koncentrację węgla w punkcie eutektoidalnym. Wszystkie pierwiastki stopowe przesuwają punkt perlityczny S w lewo ku niższym zawartościom węgla, zmniejszając tym samym zawartość węgla w perlicie stopowym. Wprowadzenie pierwiastków stopowych powoduje zmiany zarówno temperatur przemian, jak też koncentracji węgla w punktach charakterystycznych układu żelazo-cementyt.

87.Wpływ dodatków stopowych na przemianę martenzytyczną.

Dotyczy temperatur początku i końca przemiany (Ms i Mf) . Niektóre pierw. (np. aluminium i kobalt) podwyższają temp. Ms i zmniejszają ilość austenitu szczątkowego, lecz większości obniża temp. Ms i zwiększa ilość austenitu szczątkowego (np. Mn, Mo , Cr , Cu, Ni)

88.Podział stali stopowych ze względu na zastosowanie.

Dzielą się na:

- stale konstrukcyjne

- stale narzędziowe

- stale o specjalnych własnościach

89.Stale stopowe konstrukcyjne.

Są to stale stosowane do wyrobu części maszyn, urządzeń i konstrukcji pracujących w zwykłych temp.(-40° - 300°C), oraz środowisku nie oddziaływującym szkodliwie na te elementy. Powinny odznaczać się dostatecznymi własnościami wytrzymałościowymi przy dobrych własnościach plastycznych , aby elementy maszyn i urządzeń mogły przenosić obciążenia dynamiczne i statyczne. Stale te muszą charakteryzować się wysoką wytrzymałością zmęczeniową , granicą plastyczności.

Stale kontr. dzielą się na:

- stale niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości

-stale do nawęglania

- stale do azotowania

- stałe do ulepszania cieplnego

- stale sprężynowe

- stale na łożyska toczne

90.Omówienie stali konstrukcyjnych stopowych wg schematu:

a)stale niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości,

Do tej grupy zalicza się stale spawalne stosowane do budowy konstrukcji przemysłowych, statków, zbiorników ciśnieniowych, rurociągów, nadwozi pojazdów, mostów, zbrojenia betonów itp. Charakteryzuje je dobra spawalność

b)stale do nawęglania,

Są to stale niskostopowe charakteryzujące się małą zawartością węgla - do 0,25%, zapewniającą ciągliwość rdzenia wyrobu w stania zahartowanym i niskoodpuszczonym, oraz zwykle niewielkim dodatkiem chromu - 1do 2%. Dodatkowo stale te mogą zawierają Ni (do 3,5%), Mo (do 0,3%), W (1,0%) i Ti (0,1%). Dodatki stopowe zwiększają hartowność, zapewniają wymagane własności wytrzymałościowe rdzenia wyrobu, zapobiegają rozrostowi ziarna i zmniejszają naprężenia hartownicze.

c)stale do azotowania

Podstawowymi składnikami stali do azotowania są Cr, Mo i Al. Zawartości węgla (0,25 do 0,40%) są tak dobierane aby po ulepszaniu cieplnym zapewnią właściwą wytrzymałość rdzenia wyrobu

d)stale do ulepszania cieplnego

Do tej grupy zalicza się stale przeznaczone na elementy konstrukcji i części maszyn podlegające dużym obciążeniom mechanicznym, np. wały, koła zębate, korbowody, oprawy narzędzi składanych z częścią roboczą z węglików spiekanych. Charakteryzuje je średnia lub duża hartowność wyrażona średnicą krytyczną (po hartowaniu w wodzie) od ok. 30 do 80 mm. Należą tu stale niskostopowe o zawartości węgla ok. 0,25 ń 0,5% (decydującego o własnościach wytrzymałościowych) oraz dodatków stopowych, których głównym celem jest nadanie stali określonej hartowności takich, jak: Mn, Cr, Si, Mo, Ni, V i W, w łącznym stężeniu nie przekraczającym 3 do 5%. Molibden i wanad powodują dodatkowo zmniejszenie wrażliwości na kruchość odpuszczania stali.

e)stale sprężynowe

Materiał na sprężyny powinien charakteryzować się następującymi własnościami: a)bardzo dobre własności sprężyste, a więc wysoka granica sprężystości, b) duża wartość stosunku Rs do Re i Rm, c) pewne minimum plastyczności aby w razie przekroczenia granicy sprężystości nie występowało kruche pękanie materiału, d) duża wytrzymałość na zmęczenie ważna zwłaszcza dla sprężyn i resorów pojazdów mechanicznych. Należą tu stale o zawartości węgla ok. 0,5 do 0,7%. Podstawowym pierwiastkiem stopowym w tych stalach jest Si, który zasadniczo zwiększa Rs, Re i Rm, równocześnie niekorzystnie obniżając ich hartowność. Większą hartownością charakteryzują się stale sprężynowe manganowe lub stale z dodatkiem chromu, wanadu

f)stale na łożyska toczne

zaw. węgla 0.95-1.1%C. Dodatki stopowe : Chrom , mangan , krzem . Obróbka cieplna : hartownie w oleju z niskim odpuszczaniem ( ok. 180°C). Struktura martenzytowa z równomiernie rozłożonymi węglikami chromu

91.Stale stopowe narzędziowe.

Są to stale służące do wykonania narzędzi do kształtowania materiału ( zarówno obróbka skrawaniem , jak i przeróbka plastyczna) , oraz przyrządów pomiarowych . Stale te powinny posiadać wysoką twardość , dużą odporność na ścieranie , odpowiednią hartowność , oraz wytrzymałość na działanie wyższych temp. Stale narzędziowe dzielą się na :

- stale węglowe narzędziowe

- stale stopowe do pracy na zimno

- stale stopowe do pracy na gorąco

- stale szybkotnące

92.Stale stopowe narzędziowe wg schematu:

a)do pracy na zimno

Służą do wykonania narzędzi do obróbki materiałów nie nagrzanych, jednak zarówno materiał jak i narzędzie mogą ulec nagrzaniu podczas pracy. Stale te stosujemy gdy chcemy wykonać narzędzia o dużych przekrojach , wymagających większej hartowności , oraz kiedy zwiększona ścieralność narzędzia powoduje konieczność wystąpienia w strukturze odpornych na ścieranie wąglików stopowy.

b)do pracy na gorąco

Stale te przeznaczone są do pracy w szerokim i zmiennym zakresie temperatur od ponad 250°C dla niektórych narzędzi kuźniczych i dobrze chłodzonych noży do cięcia na gorąco aż do 600-700°C dla pewnych części oprzyrządowania pras do wyciskania i form do odlewania pod ciśnieniem. Ze względu na większą plastyczność materiału obrabianego w podwyższonych temperaturach stale narzędziowe do pracy na gorąco nie muszą odznaczać się tak dużą twardością i odpornością na ścieranie, jak stale do pracy na zimno. Powinny natomiast zachowywać wysokie własności mechaniczne w podwyższonych temperaturach, a ze względu na duże niekiedy rozmiary elementów z nich wykonywanych powinny mieć dużą hartowność.

c)tale szybkotnące

Podstawową cechą stali szybkotnących jest zdolność zachowania twardości i odporności na ścieranie przy temperaturach dochodzących do 600-650°C. Własność tę nadaje stalom szybkotnącym twarda i nie mięknąca pod wpływem odpuszczania osnowa, w której rozmieszczone są twarde wągliki. Powyższą strukturę uzyskuje się w drodze obróbki cieplnej stali o odpowiednim składzie chemicznym. Do stali szybkotnących zalicza się: Stal Wolframowa SW18, Stale o podwyższonej zawartości węgla: SW12C i SKC, Stale wolframowo-molibdenowe: SW7M, SK5M i SK8M, Stale o najwyższej wydajności z podwyższoną zawartością wanadu: SK5V i SK10V

93.Podział stali stopowych specjalnych.

Stale stopowe specjalne dzielą się na :

- stale odporne na ścieranie

- stale nierdzewne i kwasoodporne

- stale żaroodporne i żarowytrzymałe

- stale o dużej odporności elektrycznej

- stale o szczególnych własnościach magnetycznych

94.Stal odporna na ścierania.

Przedstawicielem tej grupy stali jest austenityczna stal manganowa 11G12 zwana stalą Hadfielda. Zawiera ona od 1 do 1,3% C i od 11 do 14% Mn (stosunek zawartości węgla do manganu jest jak 1 : 10) oraz od 0,30 do 0,50% Si. Charakterystyczną cechą tej stali jest duża zdolność do umacniania się pod wpływem przeróbki plastycznej na zimno (zgniot), z czym wiąże się jej duża odporność na ścieranie ale tylko wtedy gdy równocześnie występuje tzw. tarcie dynamiczne czyli gdy tarciu towarzyszy silny docisk.

95.Stale odporne korozje i kwasoodporne.

Pod względem składu chem. Stale te dzielą się na : stale chromowe, chromowo- niklowe, oraz chromowo-niklowo-krzemowe.

Stale chromowe dzielą się na 3 grupy :

- Stale o zawartości chromu 12-14% i do 0,45 %C. Struktura tych stali zależy od zawartości węgla , przy małej zawartości węgla będą miały str. martenzytyczną .Obróbka cieplna tych stali polega na hartowaniu w 950°-1000°C z następnym odpuszczaniem 600°-700°C.

- Stale o zaw. chromu 16-18 % i ok. 0.1%C mają strukturę ferrytyczną lub ferrytyczno- martenzytyczną

- Stale o zaw. chromu 25-28% posiadają str. ferrytyczną

Stale chromowo-niklowe zawierają 18-25% chromu i 8-20 % niklu . Mają strukturę austenityczną . Stosowane są w budowie aparatury chem. na części maszyn i aparatury przem. spożywczym. Stale te mają skłonność do korozji między krystalicznej.

Stale chromowo-niklowo-krzemowe posiadają str. austenityczną . Stosowane są w przemyśle mleczarskim oraz na przedmioty gospodarstwa domowego.

96.Zjawisko korozji międzykrystalicznej.

Korozja jest to proces niszczenia metalu pod wpływem środowiska zew. Korozja międzykrystaliczna zachodzi wówczas , gdy środek aktywny atakuje granicę bez naruszenia ich wnętrza. Korozja ta rozprzestrzenia się wzdłuż granicy ziarn , powodując naruszenie spójności metalu. Korozji zapobiega się poprzez dodawanie do stali chromu oraz niklu , pierwiastków silnie węglikotwórczych , wyżarzanie stabilizujące przy temp. ok. 850 °C

97.Żaroodporność.

Żaroodporność, odporność materiału na utlenianie i korozyjne działanie gazów oraz zmiany kształtu w wysokich (ponad 800 K) temperaturach. Stale żaroodporne o wysokiej (do 25%) zawartości chromu posiadają graniczną temperaturę pracy rzędu 1100-1450 K, dzięki czemu mogą być wykorzystywane m.in. do wyrobu tygli do pieców solnych oraz dyszy i łopatek turbin silników odrzutowych. Powłoką żaroodporną jest także warstwa Al2O3.

98.Żarowytrzymałość.

Odporność materiałów na obniżanie wytrzymałości mechanicznej (np. na rozciąganie, zginanie itp.) w wysokiej temperaturze. Wzrost żarowytrzymałości zapewniają zazwyczaj te same czynniki, które powodują wzrost żaroodporności. Ponadto na wzrost żarowytrzymałości ma wpływ struktura drobnoziarnista otrzymywana przez odpowiednią obróbkę cieplną.

99.Siluminy.

Są to stopy aluminium z krzemem o zaw. Si 11-14 %

100.Duraluminium.

wieloskładnikowy stop aluminium, miedzi (2.0-4.9 %), magnezu (0.15-1.8 %), manganu (0