I. Składniki strukturalne
A. Roztwór ciekły - roztwór ciekły węgla w żelazie.
B. Ferryt - roztwór stały graniczny węgla w żelazie α.
C. Austenit - roztwór stały graniczny węgla w żelazie γ.
D. Cementyt - węglik złożony Fe3C:
1 pierwszorzędowy (pierwotny) - wydzielający się z
roztworu ciekłego zgodnie ze zmienną
rozpuszczalnością węgla w cieczy wzdłuż linii CD.
2 drugorzędowy (wtórny) - wydzielający się w stanie
stałym z austenitu w wyniku malejącej
rozpuszczalności węgla w roztworze stałym γ
wzdłuż linii ES.
3 trzeciorzędowy - wydzielający się w stanie stałym
z ferrytu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla
w roztworze stałym α wzdłuż linii PQ.
E. Perlit - mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu,
zawierająca 0,77% C, występująca poniżej 727°.
F. Ledeburyt - mieszanina eutektyczna austenitu
i cementytu, zawierająca 4,30% C, trwała w zakresie
od 727 do 1148°C.
G. Ledeburyt przemieniony - mieszanina perlitu
i cementytu, utworzona w wyniku przemiany austenitu
z ledeburytu w perlit, trwała poniżej temperatury 727°C.
II. Pojęcia
A. faza międzymetaliczna - stan pośredni miedzy
roztworem stałym a związkiem chemicznym. Cechy
charakterystyczne: struktura krystaliczna odmienna
od struktury składników, uporządkowane rozmieszczenie
atomów - składników w sieci oraz stała proporcja atomów.
Fazy międzymetaliczne mogą być: trwałe,
różnowęzłowe, międzywęzłowe, pustowęzłowe.
B. utwardzalność - podatność stali na hartowanie,
miarą której jest zależność największej - możliwej do
uzyskania po hartowaniu - twardości od warunków
austenityzowania. Utwardzalność jest uzależniona od
warunków austenityzowania oraz stężenia węgla w
austenicie.
C. przehartowalność - podatność stali na hartowanie
jako zależność przyrostu twardości w wyniku hartowania
od szybkości chłodzenia.
D. martenzyt - przesycony roztwór węgla w żelazie α.
E. bainit - ferryt przesycony węglem i dyspersyjnymi
węglikami.
III. Obróbka cieplna zwykła
A. wyżarzanie - operacja zwykłej obróbki cieplnej
polegająca na nagrzaniu stali do określonej temperatury
wygrzaniu i studzeniu w celu uzyskania struktury
zbliżonej do stanu równowagi.
B.
1 z przemianą alotropową
a. ujednorodniające - nagrzanie do 1050-1200°C;
długotrwałe wygrzewanie; studzenie; cel:
ograniczenie niejednorodności składu
chemicznego;
b. normalizujące - nagrzanie do temp. o 30÷50°C
wyższej od Ac3; wygrzanie; studzenie w
spokojnym powietrzu; cel: uzyskanie jednorodnej
struktury drobnoziarnistej - polepszenie własności
mechanicznych stali;
c. zupełne - nagrzanie do temp. o 30÷50°C
wyższej od Ac3, Accm (linia GSE); wygrzanie;
bardzo wolne chłodzenie;
d. zmiękczające (sferoidyzujące) - nagrzanie do temp.
± 20°C wokół Ac1; wygrzanie; bardzo wolne
chłodzenie do ok. 600°C; dowolne chłodzenie do temp.
otoczenia; cel: wytworzenie struktury cementytu kulkowego
w osnowie ferrytu (niska twardość, dobra skrawalność
i podatność na obróbkęplastyczną)
e. izometryczne - nagrzanie do temp. o 30÷50°C
wyższej od Ac1; wygrzanie; szybkie ochłodzenie do
temp. nieco niższej od Ac1; wytrzymanie izotermiczne,
aż do zakończenia przemiany perlitycznej;
chłodzeniu w powietrzu; cel: obniżenie twardości;
2 bez przemiany alotropowej
a. rekrystalizujące - nagrzanie metalu (odkształconego
plastycznie na zimno) do temp. wyższej od temp
rekrystalizacji; wygrzanie; chłodzenie z dowolną szybkością;
cel: usunięcie umocnień zgniotowych - zmniejszenie
twardości i wytrzymałości oraz zwiększenie
własności plastycznych metalu,
b. odprężające - nagrzanie stali do temp. niższej od Ac1;
wygrzanie; powolne studzenie; cel: usunięcie naprężeń.
C. utwardzanie / ulepszanie cieplne -
utwardzanie cieplne = hartowanie i niskie odpuszczanie;
ulepszanie cieplne = hartowanie i wysokie odpuszczanie;
1 hartowanie
a. martenzytyczne - polega na nagrzaniu stali do temp
austenityzowania, wygrzaniu i oziębieniu z szybkością
więk od kryt. w celu uzyskania struktury martenzytycznej.
b. bainityczne - polega na nagrzaniu stali do temp
austenityzowania, wygrzaniu i chłodzeniu z szybkością
mni od kryt lub z wygrzewaniem izotermicznym w
warunkach zapewniających przebieg przem bainitycznej.
c. objętościowe - austenityzowanie obejmuje
całą objętość przedmiotu obrabianego.
d. powierzchniowe - polega na szybkim nagrzaniu
warstwy wierzchniej przedmiotu do temperatury
hartowania i następnie szybkim chłodzeniu.
2 odpuszczanie - polega na nagrzaniu stali zahartowanej
do temp niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temp
i ochłodzeniu do temperatury pokojowej.
Dzieli się je na niskie(150÷250°C),
średnie(250÷500°C) wysokie(500°C÷Ac1).
Odpuszczanie powoduje usunięcie naprężeń hartowniczych
oraz stopniowe zwiększanie własności plastycznych
kosztem wytrzymałościowych.
D. utwardzanie wydzieleniowe - proces składający się
z operacji przesycania i starzenia.
1 przesycanie - polega na nagrzaniu stopu do temp
wyższej o ok. 30÷50°C od granicznej rozpuszczalności
w celu rozpuszczenia wydzielanego składnika
(w stalach najczęściej cementytu trzeciorzędowego)
w roztworze stałym, wygrzaniu i szybkim chłodzeniu.
W wyniku przesycania stop uzyskuje strukturę jednofazową.
W przypadku stali austenitycznych strukturę stanowi austenit
przesycony węglem. Własności wytrzymałościowe stali
po przesycaniu ulegają niewielkiemu
zmniejszeniu - zwiększają się własności plastyczne.
2 starzenie - polega na nagrzaniu stopu uprzednio
przesyconego do temperatury niższej od granicznej
rozpuszczalności, wygrzaniu i studzeniu. W czasie starzenia
następuje wydzielanie w przesyconym
roztworze stałym składnika znajdującego się w nadmiarze,
w postaci faz o wysokiej dyspersji. Starzenie
powoduje umocnienie, przejawiające się zwiększeniem wł
wytrzymałościowych i zmniejszeniem własności plastycznych.
IV. Przemiany
A.martenzytyczna - przemiana bezdyfuzyjna;
zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temperatury
Ms, przy chłodzeniu ciągłym z szybkością więk od krytycznej υk.
B. bainityczna - łączy w sobie cechy przemiany bezdyfuzyjnej
i dyfuzyjnego przemieszczania węgla. Zachodzi przy
przechłodzeniu stali do temperatury w zakresie ok. 450÷200°C.
C. perlityczna - przemiana dyfuzyjna; zachodzi po ochłodzeniu
austenitu nieznacznie poniżej temperatury A1.(linia PS)
V. Obróbka powierzchniowa
A. Metody konstruowania warstw powierzchniowych
1 mechaniczne, wykorzystujące nacisk lub energię kinetyczną
narzędzia albo cząstek w celu umocnienia warstwy wierzchniej
na zimno bądź otrzymania powłoki ochronnej na zimnym podłożu,
2 cieplno - mechaniczne, w których wykorzystuje się łączne
oddziaływanie ciepła i nacisku w celu
otrzymania powłok, jak również niekiedy warstw wierzchnich,
3 cieplne, które są związane z oddziaływaniem ciepła na warstwę
powierzchniową materiałów w celu
spowodowania zmian struktury materiałów, głownie metali, w stanie
stałym, jak również zmian stanu
skupienia ze stanu stałego w stan ciekły i następnie odwrotnie,
materiałów pokrywanych (nadtopienie),
jak i pokrywających (napawanie lub natapianie),
4 cieplno-chemiczne, w których oddziałują łącznie ciepło
i aktywny chemicznie ośrodek, w celu pokrycia
obrobionego materiału, głownie stopów metali, wymaganym
pierwiastkiem lub substancją chemiczną dla
spowodowania zmian struktury warstwy powierzchniowej;
wśród metod cieplno-chemicznych oddzielną grupę stanowią procesy
chemicznego osadzania z fazy gazowej CVD,