odpowiedź na pytanie 15 i 27 jest wybrakowana, brakuje odpowiedzi na 16 i 23, a 24 jest z wikipedii :/ daj znać co ewentualnie poprawić
15.Do ulepszania: Najwięcej elementów konstrukcyjnych i elementów maszyn podlegających dużym obciążeniom mechanicznym, jak np. wały, koła zębate, sworznie, korbowody, śruby, trzonki i oprawy narzędzi składanych z częścią roboczą z węglików spiekanych, powinna być wykonana z materiału łączącego możliwie dużą wytrzymałość z dużą plastycznością i odpornością na pękanie przy obciążeniach dynamicznych. Warunki te spełniają w różnym stopniu stale maszynowe i konstrukcyjne stopowe do ulepszania cieplnego, mające po hartowaniu i odpuszczaniu strukturę martenzytu
wysokoodpuszczonego. Stale te stanowią podstawowy materiał konstrukcyjny w przemyśl maszynowym. Stale maszynowe i konstrukcyjne do ulepszania cieplnego mają średnie stężenie węgla, ok. 0,25÷0,5%, decydujące o własnościach wytrzymałościowych, oraz dodatki stopowe, których głównym celem jest nadanie stali określonej hartowności. Większość stali do ulepszania cieplnego jest niskostopowa, o łącznym stężeniu pierwiastków stopowych nieprzekraczającym 3%, są również stale średniostopowe o łącznym stężeniu dodatków stopowych 3÷5% oraz nieliczne o stężeniu pierwiastków stopowych przekraczającym 5%.
Sprężynowe: Sprężyny i resory są wykonywane najczęściej ze stali sprężynowych. Materiał stosowany na elementy sprężyste powinien cechować się bardzo dobrymi własnościami sprężystymi, tzn. wysoką granicą sprężystości Rsp oraz dużą wartością stosunków tej wielkości do granicy plastyczności Re lub Rp0,2 i wytrzymałości na rozciąganie Rm. Pożądana jest duża wytrzymałość na zmęczenie przy ograniczonych wymaganiach dotyczących własności plastycznych. Stale sprężynowe zawierają ok. 0,5÷1,25% C (najczęściej 0,5÷0,8% C), od którego przede wszystkim zależą własności wytrzymałościowe i granica sprężystości. W części stali podstawowym pierwiastkiem stopowym w tych stalach jest Si, najintensywniej zwiększający Rsp, Re i Rm. Większą
hartownością charakteryzują się stale sprężynowe z podwyższonym stężeniem manganu. Stale chromowo-wanadowe stosuje się na najsilniej obciążone sprężyny, w tym także o dużych przekrojach. Sprężyny ze stali chromowo-wanadowych, a także ze stali chromowo-krzemowych mogą pracować w temperaturze do ok. 300°C, natomiast z pozostałych - w temperaturze nieprzekraczającej 150°C.
Do nawęglania: Stale stopowe maszynowe do nawęglania cechuje dobra skrawalność, odporność na przegrzanie, mała skłonność do odkształceń podczas obróbki cieplnej, hartowność dostosowana do przekroju, obciążeń i cech geometrycznych wykonanych z nich elementów maszyn oraz wysokie własności wytrzymałościowe nawęglonej powierzchni i duża ciągliwość rdzenia. Stale stopowe do nawęglania charakteryzują się małym stężeniem C, nieprzekraczającym 0,25% i zwykle dodatkiem 0,8÷1,7% Cr. W zależności od gatunku zawierają także Mn, Ni, Mo, niekiedy V, W lub Ti. Dodatki Cr, Mn i Ni w stalach tej grupy zwiększają hartowność, zapewniają wymagane własności wytrzymałościowe rdzenia, a także zmniejszają naprężenia hartownicze w warstwie nawęglonej.
Do azotowania: Niektóre elementy maszyn, takie jak np. wały korbowe, korbowody, sworznie
tłokowe, koła zębate, tuleje, cylindry, krzywki rozrządu, wały rozrządowe, elementy pompy paliwowej silników wysokoprężnych, powinny się cechować bardzo twardą i odporną na ścieranie warstwą wierzchnią w części współpracującej z innymi elementami oraz rdzeniem o dużej wytrzymałości przy możliwie dużej ciągliwości. Twardość warstwy wierzchniej, jak i wytrzymałość rdzenia powinny być większe od uzyskiwanych w wyniku nawęglania i obróbki cieplnej elementów ze stali maszynowych do nawęglania. Własności takie zapewniają stale stopowe do azotowania poddane ulepszaniu cieplnemu, a następnie azotowaniu. zania cieplnego i jest tak dobrany, aby poza zapewnieniem dużej hartowności oraz odporności na kruchość odpuszczania, pierwiastki stopowe tworzyły także dyspersyjne i twarde azotki podczas nasycania warstwy wierzchniej azotem. Stale
te mają najczęściej dodatki Cr, Mo oraz Al.
Do łożysk: Stale stosowane do wytwarzania elementów łożysk tocznych powinny cechować się bardzo dużą twardością, jednorodnością struktury, wysokim stopniem czystości oraz hartownością, zapewniającą uzyskanie struktury martenzytycznej bez austenitu szczątkowego w całym przekroju. Stale te w stanie obrobionym cieplnie są odporne na ścieranie, wykazują dużą wytrzymałość zmęczeniową i statyczną oraz odpowiednią ciągliwość. Dużą twardość i odporność na ścieranie zapewnia stalom na elementy łożysk tocznych węgiel o stężeniu ok. 1%, a więc znacznie większym niż w innych grupach stali stopowych konstrukcyjnych lub maszynowych. Wysoka czystość i jednorodna struktura bez skupień i pasmowej segregacji węglików gwarantują dużą wytrzymałość zmęczeniową. Wymaganą hartowność stale te osiągają dzięki dodatkowi ok. 1,5% Cr. W przypadku dużych wymiarów elementów łożysk są stosowane stale, które oprócz podwyższonego stężenia Cr zawierają Si i Mn, zapewniające większą hartowność. Znaczące zwiększenie własności stali łożyskowych (zwłaszcza stosowanych na łożyska o dużych wymiarach) powoduje także dodatek do ok. 0,5% Mo.
do pracy w podwyższonych, obniżonych temperaturach i do hartowania powierzchniowego
16.
17. Stale na narzędzia powinny cechować się znaczną odpornością na przenoszenie obciążeń bez odkształceń plastycznych, a także odpornością na zużycie, w tym głównie na ścieranie. Odporność na ścieranie stali na narzędzia jest zależna zwykle od twardości stali.
18. Ze względu na zastosowanie stale stopowe na narzędzia dzieli się na:
-szybkotnące,
-do pracy na gorąco,
-do pracy na zimno.
19. Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno są stosowane na narzędzia nieosiągające w czasie pracy temperatury wyższej niż 200°C. Stale stopowe do pracy na zimno w porównaniu ze stalami narzędziowymi niestopowymi wykazują podwyższoną hartowność. Dodatki stopowe, zwłaszcza V, Cr i W, wpływają na tworzenie w stalach narzędziowych węglików stopowych sprzyjających uzyskiwaniu dużej odporności stali na ścieranie. Pierwiastki te powodują również wysoką skrawność stali narzędziowych stopowych i opóźniają rozpad martenzytu oraz spadek twardości podczas odpuszczania, w porównaniu do charakterystycznego dla stali niestopowych. W przypadku odpowiednio małego stężenia węgla, w obecności takich pierwiastków stopowych jak Cr, Wi Si, niektóre stale narzędziowe stopowe wykazują zwiększoną ciągliwość, co umożliwia ich stosowanie na narzędzia narażone na udarowe działanie obciążeń. Stale średniowęglowe wysokochromowe są odporne na korozję i mogą być stosowane na niektóre narzędzia chirurgiczne. Stale niskowęglowe są przeznaczone do nawęglania, przez co narzędzia uzyskują twardą warstwę wierzchnią i miękki, ciągliwy rdzeń.
20. Stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco są stosowane na narzędzia pracujące w zakresie temperatury 250÷700°C. W najniższej temperaturze pracują niektóre narzędzia kuźnicze i noże do cięcia na gorąco, w najwyższej - matryce pras kuźniczych i do wyciskania oraz formy do odlewania pod ciśnieniem. Skład chemiczny stali narzędziowych do pracy na gorąco oraz ich obróbka cieplna zapewniają wysoką wytrzymałość, twardość i odporność na ścieranie w wysokiej temperaturze pracy. W stalach tych stężenie węgla jest ograniczone do ok. 0,3÷0,6%. Wynika to z konieczności zapewnienia tym stalom wymaganej odporności na zmęczenie cieplne i obciążenia dynamiczne.
21. Stale szybkotnące są definiowane jako zawierające ≥0,6% C i 3÷6% Cr, oraz co najmniej dwa spośród dodatków stopowych, takich jak Mo, W lub V o łącznym stężeniu ≥7%. Stale szybkotnące są stosowane głównie na wieloostrzowe narzędzia skrawające, często na narzędzia wykrojnikowe, a także na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco. Stale te wykazują dużą twardość i odporność na ścieranie w temperaturze do ok. 600°C. Wymagane własności, zwłaszcza bardzo dużą hartowność oraz efekt twardości wtórnej.
22. Narzędzia wykonane metodami obróbki skrawaniem poddaje się obróbce cieplnej
polegającej na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu. Ze względu na małą przewodność cieplną stali szybkotnących, stwarzającą niebezpieczeństwo pęknięć, w czasie hartowania jest stosowane stopniowe podgrzewanie narzędzi do temperatury austenityzowania w kąpielach solnych, z wygrzaniem w temperaturze ok. 550 i 850°C. Czas wygrzewania zależy od wielkości wsadu. W procesie obróbki cieplnej stali szybkotnących ważne jest zastosowanie prawidłowej temperatury austenityzowania, zwykle o ok. 50÷70°C niższej od temperatury solidusu danego gatunku stali. Tak wysoka temperatura austenityzowania stali umożliwia rozpuszczenie się węglików w osnowie austenitycznej. Chłodzenie z temperatury austenityzowania odbywa się stopniowo w kąpieli solnej o temperaturze ok. 550°C z wytrzymaniem do 10 minut i następnie w spokojnym powietrzu, chociaż często - jako ośrodek chłodzący - jest stosowany olej. Odpuszczanie odbywa się bezpośrednio po zahartowaniu, zwykle dwukrotnie z każdorazowym wygrzaniem przez 2 h. Najkorzystniejsza temperatura odpuszczania jest o ok. 20÷30°C wyższa od zapewniającej maksymalną twardość wtórną.
23.
24. [UWAGA wikipedia] Węglik spiekany, twardy metal, stop spiekany - materiał konstrukcyjny uzyskany z węglików takich metali jak wolfram, tytan, rzadziej tantal, niob, cyrkon, chrom metodami metalurgii proszkowej. Rozdrobnione węgliki ulegają sprasowaniu pod wpływem wysokich temperatur i ciśnienia. Spoiwem węglików spiekanych jest kobalt, czasem nikiel lub wanad. Elementy wykonane z węglików spiekanych charakteryzują się wysoką odpornością na ścieranie, twardością (900-1600 HV) i są mniej kruche od stellitów. Węgliki spiekane zachowują swoje charakterystyki do temperatury 1000°C. Szerokie zastosowanie węglików spiekanych znalazło swój wydźwięk w produkcji różnego typu narzędzi skrawających typu: noże tokarskie, wiertła, frezy.
Zastosowane jako narzędzi do obróbki skrawaniem pozwala na wielokrotne zwiększenie prędkości skrawania. Nadają się do obróbki skrawaniem takich materiałów jak porcelana, stal hartowana, żeliwo białe itp. Używane są także do zbrojenia narzędzi górniczych (końcówki raczków) przy wierceniu otworów strzałowych, na kilofki do maszyn wrębowych, na słupki do koron wiertniczych, na wiertła obrotowo-udarowe.
Węglików spiekanych używa się także do wytwarzania oczek przeciągarek, głowic wiertniczych i wierteł stomatologicznych, kieł tokarskich, ciągadeł do drutu.
Stellit - stop odlewniczy kobaltu - do 10%, chromu - 25 %do 30% i wolframu 35% - 50% zawierający często także domieszki węgla - 2% do 4%, żelaza i molibdenu. Stellity charakteryzują się bardzo wysoką twardością, do 60 HRC, a zarazem kruchością, wykazują dużą odporność na ścieranie i na wysokie temperatury (do 950°C).
Produkty ze stellitu odlewa się i nie wymagają one żadnej obróbki cieplnej.
Stellity wykorzystuje się do produkcji najwyższej jakości noży i narzędzi, części silników spalinowych oraz innych elementów pracujących w ekstremalnych warunkach ciepłych.
25. Stale wysokochromowe o strukturze ferrytycznej, ferrytyczno-martenzytycznej
lub martenzytycznej, są odporne głównie na korozję chemiczną , w tym na utlenianie w atmosferze powietrza, wody naturalnej i pary wodnej w niskiej i podwyższonej temperaturze, na działanie zimnych roztworów alkalicznych, rozcieńczonych kwasów i soli, z wyjątkiem chlorków i jodków, oraz na działanie ropy naftowej i jej par, paliw, olejów, alkoholi, a także środków spożywczych.
Podstawowym dodatkiem stopowym w stalach odpornych na korozję jest chrom. W stężeniu większym od 13% powoduje on zmniejszenie poniżej zera standardowego potencjału Fladego w porównaniu z wartością ok. 0,63 V, odpowiadającą czystemu Fe. Stopy żelaza o stężeniu powyżej 13% Cr wykazują więc większą skłonność do tworzenia warstw pasywnych, o trwałości większej niż
tworzonych na czystym żelazie. Decyduje to o znacznej odporności na korozję wysokochromowych
stopów żelaza.
26.Stale ferrytyczne: C, Cr, Mo, Ni, Ti, Al, Nb, S
Stale martenzytyczne: C, Cr, Ni, Mo, Nb, Al, Cu
27. Wysoką odporność na korozję elektrochemiczną wykazują stale i stopy jednofazowe.
W przypadku dodania więcej niż 8% Ni do stali zawierających co najmniej
18% Cr stale te w całym zakresie temperatury wykazują strukturę austenitu. Stale o strukturze austenitycznej mają wyższe własności mechaniczne, większą odporność na korozję i mniejszą skłonność do rozrostu ziarn niż stale o strukturze ferrytycznej. W stalach Cr-Ni typu 18-8 rozpuszczalność węgla w austenicie zmniejsza się wraz z obniżeniem temperatury
i w temperaturze pokojowej wynosi ok. 0,04% (rys. 6.29). Jednofazową strukturę austenitu o wysokiej odporności na korozję, bez wydzieleń węglików, stal uzyskuje w wyniku przesycania
w wodzie z temperatury 1100°C.
28. W celu skutecznego przeciwdziałania korozji międzykrystalicznej nie można dopuścić do wydzielenia węglików chromu. Osiąga się to przez:
-ponowne przesycanie stali, co może być stosowane tylko do elementów o niewielkich
wymiarach;
-zmniejszenie stężenia C poniżej 0,03%; w niektórych gatunkach dopuszcza się stężenie węgla nie większe niż 0,07%; sposób ten należy uznać za najbardziej skuteczny, choć wymagający specjalnych zabiegów metalurgicznych;
-tzw. stabilizowanie stali przez wprowadzenie pierwiastków węglikotwórczych
o większym od Cr powinowactwie chemicznym do węgla, najczęściej Ti lub Nb;
pierwiastki te tworzą trwałe węgliki typu MX, nieprzechodzące do roztworu
stałego podczas przesycania; ich stężenie jest dobierane tak, aby związać cały
węgiel: %Ti ≥4⋅%C, %Nb ≥8⋅%C.
29. W zależności od składu chemicznego i struktury stale żaroodporne i żarowytrzymałe
można podzielić na:
-chromowe i chromowo-krzemowe - o strukturze ferrytyczno-perlitycznej w stanie równowagi, hartujące się na martenzyt po ochłodzeniu w powietrzu,
-wysokochromowe z dodatkiem aluminium i podwyższonym stężeniem krzemu - o strukturze ferrytycznej z wydzieleniami węglików, głównie M7C3, o udziale zależnym od stężenia węgla,
-chromowo-niklowe (zawierające do ok. 5% Ni) - o strukturze ferrytyczno-austenitycznej,
-chromowo-niklowe (lub chromowo-niklowo-manganowe) - o strukturze austenitycznej (z niewielkim udziałem węglików lub węglikoazotków),
-chromowo-niklowe z dodatkiem krzemu - o strukturze austenitycznej z wydzieleniami
węglików, głównie M23C6.
Żaroodporność to odporność stopu na działanie czynników chemicznych, główniepowietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze wyższej niż 550°C. Żaroodporność jest ściśle związana ze skłonnością stali do tworzenia zgorzeliny (porównaj rozdz. 5.8.5÷5.8.8). Zgorzelina powinna stanowić ciągłą warstwę, dokładnie przylegającą do metalicznego rdzenia, co utrudnia dyfuzję utleniaczai jonów metalu. Wymagania te spełniają niskowęglowe stale o jednofazowej strukturze ferrytu lub austenitu, o dużym stężeniu chromu i niklu oraz dodatkowo krzemu i aluminium.
Żarowytrzymałością jest nazywana odporność stopu na odkształcenia, z czym wiąże się zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych w wysokiej temperaturze - powyżej 550°C. Żarowytrzymałość w temperaturze wyższej od 550°C jest uzależniona głównie od odporności na pełzanie (rys. 6.25). Dużą żarowytrzymałośćwykazują więc stale o strukturze austenitycznej - ze względu na mniejsze współczynniki dyfuzji niż w ferrycie (porównaj rozdz. 6.3.2), o znacznej wielkości ziarn i z dyspersyjnymi wydzieleniami faz, głównie na granicach ziarn.
Chrom jest podstawowym pierwiastkiem zwiększającym żaroodporność stali. Dodatek ok. 5% Cr zapewnia odpowiednią żaroodporność w temperaturze 600÷650°C.
Nikiel przy stężeniu 9%, w obecności ok. 18% Cr, powoduje tworzenie trwałej struktury austenitycznej, co decyduje o zwiększeniu żarowytrzymałości stali. Żarowytrzymałość podwyższają pierwiastki stopowe zwiększające energię wiązania atomów sieci roztworu stałego, a więc podwyższające temperaturę topnienia i rekrystalizacji, do których należą Mo, W, V, Co, a także Ti, Cr i Si. Żarowytrzymałość jest ponadto zwiększana w wyniku umocnienia zgniotowego oraz utwardzania wydzieleniowego.