[+]podzial obrobki cieplnej stali. (zwykla, chemiczna, cieplno-magnetyczna itd.)

[+]co to jest obrobka cielplna , od czego zalezy (czas , temperatura), i jak nalezy ja przeprowadzac , np. ze trzeba tak wygrzewac zeby uzystakc strukture austenitu w calej objetosci materialu

Obróbka cieplna - proces technologiczny którego celem jest zmiana własności mechanicznych i fizykochemicznych metali i stopów w stanie stałym. Głównie przez wywołanie zmian strukturalnych zależnych od temperatury, czasu, pola magnetycznego, odkształcenia plastycznego i środowiska.

Objętościowa - Obejmuje całą objętość obrabianego materiału

Powierzchniowa - Zmiany zachodzą w warstwie wierzchniej materiału

Zwykła - Zmiany zachodzą w funkcji czasu i temperatury

Cieplno - chemiczna - Zależy od czasu, temperatury i środowiska technologicznego. Stosowana do zmian warstwy wierzchniej.

Cieplno - magnetyczna - Zależy od czasu, temperatury i silnego pola magnetycznego. Stosowana w celu polepszenia własności magnetycznych.

Cieplno - plastyczna - Zależy od czasu, temperatury i wielkości odkształcenia plastycznego.

[+]inny podzial na: (wyzarzanie, hartowanie i odpuszczanie, przesycanie i starzenie)

Wyżarzanie - operacja zwykłej obróbki cieplnej polegająca na nagrzaniu stali do określonej temperatury . wygrzaniu i studzeniu w celu uzyskania struktury zbliżonej do stanu równowagi.

odpuszczanie - polega na nagrzaniu do temperatury niższej od Ac1, wygrzaniu i chłodzeniu do temperatury pokojowej.

Hartowanie, rodzaj obróbki cieplnej, której celem jest uzyskanie struktury o większej twardości, polegający na nagrzaniu stopu do temperatury stanu austenitycznego, wygrzewaniu w celu uzyskania jednakowej temperatury w całej masie materiału oraz dostatecznie szybkim chłodzeniu

przesycanie - polega na nagrzaniu stopu do temperatury 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.

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 własności wytrzymałościowych i zmniejszeniem własności plastycznych.

Przestarzenie - Jest to proces starzenia którego temperatura jest zbyt wysoka, polega na koagulacji wydzieleń i zaniku ich koherencji, co nie powoduje wzrostu twardości w stosunku do stanu przesyconego, przeciwnie- wpływa na jej obniżenie.

[+]podzial wyrzażania na: (z przemiana alotropowa , bez przemiany alotropowej itd.)

[+]wyzarzania (ujednorodniajace stabilizujace itd. krotko wiedziec co i jak)

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 wspokojnym powietrzu;cel: uzyskanie jednorodnej struktury

drobnoziarnistej - polepszenie własnościmechanicznych 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 wokoł 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 obrobkę

plastyczną)

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

temperatury rekrystalizacji; wygrzanie; chłodzenie z dowolną szybkością; cel: usunięcie umocnień

zgniotowych - zmniejszenie twardości i wytrzymałości oraz zwiększenie własności plastycznych

metalu, co umożliwia dalszą obrobkę plastyczną na zimno.

b. odprężające - nagrzanie stali do temp. niższej od Ac1; wygrzanie; powolne studzenie; cel: usunięcie

naprężeń.

[+]zaleznosc halla-petcha ,

Zależność Halla-Petcha - Własności wytrzymałościowe są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu wielkości ziarna ( 1/d^2), wzrost rozmiaru ziarna wplywa ujemnie na wlasnosci wytrzymalosciowe

[+]co to jest pierwiastek stopowy

Pierwiastek stopowy jest to pierwiastek dodawany celowo, co sprawia, że:

-poprawia własności wytrzymałościowe

-zmienia się struktura

-zwieksza hartownosc

[+]jakie przemiany zachodza podczas nagrzewania stali , oraz wykres rozrostu ziarna w zaleznosci od tem, oraz tego czy stal jest drobnoziarnista czy gruboziarnista

Przemiany podczas nagrzewania:

-nagrzewamy pow. AC1, warunek tworzenia się austenitu

-następuje niejednorodne zarodkowanie na granicach ferrytu i austenitu

-charakter dyfuzyjny

-różne zawartości węgla w początkowej fazie zarodkowania

-im większa szybkość nagrzewania, tym szybciej austenit tworzy się z ferrytu

-sferoidalna budowa cementytu utrudnia zarodkowanie, dlatego stale podeutektoidalne ulegają szybciej przemianie niż stale eutektoidalne

-ferryt o malej zawartości węgla bardzo szybko tworzy austenit

-przemiana perlityczna w austenit- rozdrobienie ziarn

[+]wykres CTP przy nagrzewaniu

[+]wplyw wegla oraz pierwiastkow stopowych na temperatury poczatku i konca przemiany martenzytycznej

Temperatury Ms i Mf zalaża od składu chemicznego austenitu i obniżają się wraz ze wzrostem zawartości węgla oraz większości pierwiastków stopowych poza Al i Co.

[+]co musi byc zapewnione aby przemiana martenzytyczna zaszla

- duże przechłodzenie austenitu do temperatury Ms,
- ciągłe obniżanie temperatury w zakresie temperatury od Ms do Mf,
- prędkość chłodzenia większa od krytycznej

[+]przemiany: perlityczna , bainityczna , martenzytyczna

martenzytyczna - przemiana bezdyfuzyjna; zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu od temperatury Ms do Mf, przy chłodzeniu ciągłym z szybkością większą od krytycznej υ_k. Zarodkami przemiany są embriony (tj. zarodki pierwotne, którymi mogą być m.in. błedy ułożenia, defekty sieciowe w austenicie, żródła Franka-Reada) przekraczajace wielkosc krytyczna.
Martenzyt to przesycony roztwór węgla w żelazie alfa.

bainityczna - łączy w sobie cechy przemiany bezdyfuzyjnej i dyfuzyjnego przemieszczania węgla. Zachodzi przy przechłodzeniu stali do temperatury w zakresie ok. 450÷200°C. Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczenie węgla do granic ziarn austenitu i dyslokacji. Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel w pobliżu granic ziarn i dyslokacji.

perlityczna - przemiana dyfuzyjna; zachodzi po ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej temperatury A₁. W jej wyniku powstaje mieszanina eutektoidalna płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem. Zarodkowanie perlitu odbywa się w sposób uprzywilejowany, na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w jednorodnym austenicie - na granicach ziarn.

[+]rodzaje martenzytu (plytkowy listwowy)

Martenzyt listwowy powstaje w wyniku odkształcenia przez poślizg. Pojedynczy kryształ martenzytu ma kształt listwy o kierunku <111> o wymiarach w stosunku 1:7:30 i szerokości od 0,1-3 m. Pakiety martenzytu listwowego tworzą się podczas przemiany martenzytycznej w stalach nisko- i średniowęglowych.

Martenzyt płytkowy - którego powstawanie związane jest z dominowaniem ścinania przez bliźniakowanie. Płytki martenzytu mają kształt soczewek o bardziej lub mniej regularnej (w zależności od stopnia zbliźniaczenia) powierzchni oraz zróżnicowanych wymiarach.

[+]wykresy CTP (dla chlodzenia ciaglego i z przystankiem tem.)

[+]co to krytyczna szybkosc chlodzenia (i to jest wazne! )

Jest to styczna do obszaru o najmniejszej trwalosci austenitu przechlodzonego, a takze jest to minimalna szybkosc chlodzenia warunkujaca uzyskanie struktury martenzytycznej

[+]naprezenia po hartowaniu dlaczego powstaja

związane są z różną szybkością chłodzenia warstwy powierzchniowej i rdzenia przedmiotu lub wynikające z różnej gęstości właściwej faz występujących w materiale podczas obróbki.

[+]odpuszczanie stali oraz zjawisko twardosci wtornej

odpuszczanie - polega na nagrzaniu do temperatury niższej od Ac1, wygrzaniu i chłodzeniu do temperatury pokojowej, stosowanie w celu zlikwidowania naprężeń hartowniczych, przy jak najmniejszym spadku własności mechanicznych

Temperatura odpuszczania ma istotny wpływ na własności wyrobu . Wyróżniamy

trzy zakresy temperatur , w których przeprowadzana jest operacja odpuszczania :

• 150 ÷ 250⁰C - przeprowadza się odpuszczanie niskie celem usunięcia naprężeń hartowni-czych przy zachowaniu wysokiej twardości i odporności na ścieranie oraz minimalnej ciągliwości . Ten zakres temp. stosuje się głównie do odpuszczania narzędzi skrawających sprężyn spiralnych , części składowych łożysk tocznych , sprawdzianów oraz części maszyn nawęglanych , węgloazotowanych i hartowanych powierzchniowo .

• 250 ÷ 500⁰C - realizuje się odpuszczanie średnie , którego celem jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i granicy sprężystości przy nieznacznym obniżeniu twar-dości . Operacji odpuszczania w tym zakresie poddaje się sprężyny , resory , matryce kuzienne , młoty pneumatyczne i części sprzętu motoryzacyjnego .

• W temp. powyżej 500⁰C , a poniżej A_C1 , przeprowadza się odpuszczanie wysokie , zape-wniające najwyższą udarność przy wystarczającej wytrzymałości na rozciąganie dla danego gatunku stali . Odpuszczanie wysokie stosuje się w obróbce cieplnej części maszyn podlegających zmiennym obciążeniom , zwłaszcza narażonych na uderzenia , np. koła zębate , wały korbowe , wały okrętowe , a także narzędzi skrawających , tnących i do obróbki plastycznej na gorąco .

twardosc wtórna - twardosc po odpuszczaniu jest wieksza od twardosci po hartowaniu

[+]hartownosc

Hartowność - podatność stali do utwardzania się w głąb przekroju pod wpływem hartowania, czyli tworzenie strutury martenzytycznej/bainitycznej. Miarą hartowności jest przyrost twardości w stosunku do warunków austenityzacji, cech chemicznych oraz szybkości chłodzenia Duża hartowność stali umożliwia zastosowanie w czasie hartowania mniejszych szybkości chłodzenia, co sprzyja zmniejszeniu naprężeń hartowniczych.

[+]wlasnosci eksploatacyjne warstwy powierzchniowej (wytrzymalosciowe, trybologiczne , antykorozyjne(?), dekoracyjne) takie drzewko z podzialem.

[+]metody wytrzwarzania warstw powierzchniowych (cieplne, mechaniczne itd.)

a) Mechaniczne

W sposobach mechanicznych wykorzystuje się napór narzędzia lub energię kinetyczną (narzędzia lub cząstek) w celu umocnienia na zimno (poniżej temperatury rekrystalizacji) warstwy wierzchniej materiału metalowego lub powłoki.

b) Metody cieplno-mechaniczne

W metodach cieplno-mechanicznych wykorzystuje się jednocześnie działanie ciepła oraz nacisku w celu otrzymania warstwy wierzchniej.

c) Obróbka plastyczna na gorąco

Obróbka plastyczna na gorąco ma miejsce gdy jest przeprowadzana w temperaturze wyższej niż temperatura rekrystalizacji. Metody wywierania nacisku na powierzchnie materiału są takie same jak w obróbce plastycznej na zimno np.: kucie lub walcowanie.

d) Metody cieplne

Metody cieplne wykorzystują zabiegi cieplne, pod wpływem których zmienia się w stanie stałym struktura metali, a tym samym właściwości mechaniczne, fizyczne a czasem i chemiczne.

e) Metody cieplno-chemiczne

Metody cieplno-chemiczne są to zabiegi powodujące zmianę składu chemicznego zewnętrznej warstwy wierzchniej metalu, osiągane wskutek oddziaływania aktywnego środowiska chemicznego na jego powierzchnię.

e) Metody cieplno-chemiczne

Metody cieplno-chemiczne są to zabiegi powodujące zmianę składu chemicznego zewnętrznej warstwy wierzchniej metalu, osiągane wskutek oddziaływania aktywnego środowiska chemicznego na jego powierzchnię.

f) Metody elektrochemiczne i chemiczne :

W metodach elektrochemicznych i chemicznych, wykorzystuje się do wytwarzania powłoki metalowej lub niemetalowej na powierzchni metalu, albo do wygładzania lub do czyszczenia powierzchni metalu - redukcję elektrochemiczną lub chemiczną, albo reakcję chemiczną.

g) Metody fizyczne

W metodach fizycznych do wytwarzania, na powierzchni metali lub niemetali, powłok organicznych lub metalowych (związanych z podłożem adhezyjnie) albo warstw wierzchnich są wykorzystywane zjawiska fizyczne.

[+]nadtapianie ,stapianie, powlekanie, napawanie, nasycanie

Nadtapianie - uszkodzenie wsadu przez przejście materiału naroży lub krawędzi ze stanu stałego do ciekłego, powstaje głównie w wyniku zbyt wysokiej temperatury grzania, kontaktu z grafitem.

Nasycanie - proces dyfuzyjnego wprowadzania do warstwy wierzchniej metalu lub stopu - atomów lub jonów metali lub gazów w celu poprawienia właściwości tej warstwy.

Napawanie - odmiana natapiania realizowana przy użyciu palników spawalniczych dla pokrycia powierzchni metalu lub stopu warstwą stopiwa, w celu uzyskania powłoki o właściwościach innych niż rdzeń materiału pokrywanego.

Stapianie (wypalanie) - przeprowadzanie naniesionej na podłoże metalowe („na sucho” lub „na mokro”), w postaci zawiesiny sproszkowanej masy emalierskiej do stanu zwartej, silnie przylegającej do podłoża, szklistej, najczęściej nieprzezroczystej powłoki emalierskiej, zabezpieczającej przed korozją i podnoszącej walory estetyczne wyrobu. Stapianie realizuje się przez wypalanie masy emalierskiej w temperaturze 850Ⴘ950°C

Powlekanie zanurzeniowe polega na wytwarzaniu na powierzchni wyrobów ze stopów żelaznych powłoki metalowej, trwale związanej z podłożem, przez zanurzenie w ciekłym metalu lub stopie metali niskotopliwych.

Sezonowanie jest to proces wyżarzania przebiegający w temperaturze otoczenia w okresie kilku miesięcy lub lat mający na celu usunięcie naprężeń w przedmiocie wcześniej kutym bądź tez obrabianym na zimno

[+]azotowanie , naweglanie , borowanie czyli ta obrobka cieplno - chemiczna

Obróbka cieplno-chemiczna jest dziedziną obróbki cieplnej obejmującą zespół operacji i zabiegów umożliwiających zmianę składu chemicznego i struktury warstwy powierzchniowej stopu (a przez to zmianę własności obrabianych elementów) w wyniku zmian temperatury i chemicznego oddziaływania ośrodka. Obróbka cieplno-chemiczna polega zatem na zamierzonej dyfuzyjnej zmianie składu chemicznego warstwy powierzchniowej elementów metalowych w celu uzyskania odpowiednich ich własności użytkowych.

Nawęglanie polega na nasycaniu warstwy powierzchniowej stali w węgiel podczas wygrzewania

obrabianego przedmiotu w ciągu określonego czasu w ośrodku zawierającym węgiel atomowy.

Nawęglanie odbywa się najczęściej w temperaturze 900÷950°C. O grubości warstwy nawęglonej,

ktora zwykle osiąga 0,5÷2 mm, decyduje czas nawęglania, ktory dobiera się tak, aby skład fazowy

warstwy powierzchniowej odpowiadał strukturze stali eutektoidalnej. Nawęglanie z następnym

hartowaniem i niskim odpuszczaniem zapewnia dużą: twardość powierzchni, odporność na ścieranie

i naciski powierzchniowe, znaczną wytrzymałość zmęczeniową. Rdzeń stali po takich operacjach

obrobki cieplno-chemicznej i cieplnej wykazuje dużą ciągliwość, sprężystość i odporność na

dynamiczne działanie obciążeń.

Azotowanie polega na nasycaniu warstwy powierzchniowej stali azotem podczas wygrzewania

obrabianego przedmiotu przez określony czas w ośrodku zawierającym wolne atomy azotu.

Operacja ta jest wykonywana w temperaturze niższej od Ac1. Azotowanie zapewnia odporność na

korozję, ścieranie, wytrzymałość na rozciąganie, twardość.

Borowanie

Wzbogacenie warstwy powierzchniowej stali w bor nazywamy borowaniem. Borowanie ma na celu zwiększenie odporności na ścieranie (większej niż ma to miejsce podczas nawęglania i azotowania) obrabianego przedmiotu

[+]powloki CVD, PVD

Metoda CVD (Chemical Vapour Deposition) polega na tworzeniu warstwy węglików i azotków metali, np.: chromu, tytanu, tantalu, lub cyrkonu, ze składników atmosfery gazowej, na powierzchni obrabianego przedmiotu. Składniki mogą być aktywowane:

• cieplnie,

• plazmą.

Wytwarzanie warstw metodą CVD następuje w szczelnym reaktorze w wyniku niejednorodnych katalizowanych chemicznie i fizycznie reakcji na powierzchni stali w temperaturze ok. 1000°C i przy ciśnieniu 105÷1,35·103Pa.

Osadzanie fizyczne par (metody PVD) metali lub

jonów polega na:

• doprowadzeniu osadzanego metalu (o wysokiej temperaturze topnienia) do stanu pary (przy wykorzystaniu grzania oporowego, łukowego, elektronowego, laserowego),

• doprowadzeniu gazu,

• zjonizowaniu par metali oraz gazu,

• osadzaniu na powierzchni zimnego lub nieznacznie podgrzanego podłoża.

[+] ośrodki chłodzące

powietrze oraz inne gazy, ośrodki fluidyzowane, kapiele solne i metalowe, oleje hartownicze, woda i roztwory wodne zasad, soli i polimerów.

[+]zależności krystalograficzne(równoległość płaszczyzn i kierunków)

http://siorpc12.chem.pg.gda.pl/dydaktyka/kryst/lab02.pdf

Pytania z poprzednich lat:

1.Różnice między azotowaniem i nawęglaniem- 10 różnic.
-grubość

-temperatura procesu

-azotowanie jest ostatnią operacją w procesie technologicznym

-ze względu na małą warstwę powłoki azotowanej nie poddaje się jej szlifowaniu.

- nanoszona powłoka: azot i węgiel

-czas wykonywania operacji

- po nawęglaniu należy wykonać operację hartowania oraz niskiego odpuszczania

-po nawęglaniu wsad otrzymuje większą wytrzymałość zmęczeniową niż w azotowaniu.

-azotowanie ma lepszą odporność na ścieranie i korozję

-koszt azotowania jest wyższy niż nawęglania

2.Gdzie tworzą się embriony martenzytu?

Embriony martenzytu tworzą się w austenicie, którymi mogą być błędy ułożenia, defekty sieciowe w austenicie, oraz pętle dyslokacji.

3.Po co stosujemy atmosfery ochronne

W celu ochrony powierzchni przedmiotów obrabianych cieplnie przed utlenianiem i odwęglaniem.

4. Dlaczego stosuje sie odpuszczanie niskie w naweglaniu a nie wysokie jak np przy azotowaniu.

Aby zapewnić twardość stali na powierzchni oraz odporność na dynamiczne działanie obciążeń oraz własności wytrzymałościowych w nienawęglonym rdzeniu.

5. Co otrzymujemy po próbie Jominy.

Wykres krzywej hartowności oraz pasmo hartowności.

6. Co to jest ulepszanie cieplne?

Hartowanie i wysokie odpuszczanie stanowią tzw. ulepszanie cieplne. Miarą skuteczności ulepszania cieplnego jest stosunek R_e:R_m.

7. Od czego zależy grubość powłoki podczas hartowania powierzchniowego.

Podczas hartowania powierzchniowego grubość powłoki zależy

od oporu elektrycznego przenikalności magnetycznej oraz częstotliwości

8. W jakiej temp. zaczyna się proces austenityzacji?

Powyżej AC1.

9. Co składa się na proces grzania?

wygrzewanie, nagrzewanie

10. Co składa się na proces nagrzewania?

podgrzewanie, wygrzewanie, dogrzewanie

---