I.

Podział materiałów:
1. Podział ze względu na skład chemiczny

a. Metale i ich stopy

b. Materiały ceramiczne (np. kreda)

c. Tworzywa polimerowe

d. kompozyty

2. Podział ze względu na warunki pracy

a. Materiały konstrukcyjne



Pracujące pod obciążeniem, np. przęsło mostu, element silnik, wiertło, śruba…



Reakcja na obciążenie – odkształcenie

b. Materiały fukcjonalne



Inne warunki, np. temperatura pracy, środowisko korozyjne, właściwości
magnetyczne, itp.



Materiały do elektroniki, optyki, stosowane w energetyce, materiały magnetyczne,
itp.

II.

Metale
1. Cechy

a. Duża wytrzymałość

b. Ciągliwość

c. Przewodnictwo elektryczne

d. Przewodnictwo cieplne

2. Czyste metale i stopy:

a. Stopy żelaza (stale)



Stale i staliwa



Żeliwa i surówki

b. Aluminium

c. Tytan

d. Magnez
e. Cyna

f. Cynk

g. Stopy Al.:



Do przeróbki plastycznej i obróbki cieplnej



Odlewnicze

h. Stopy Cu:



Brązy



Mosiądze



Miedź

i. Stopy Ti
j. Stopy Ni

k. Stopy Mg

III.

Ceramika:
1. Tlenki, azotki, węgliki, złożone
2. Cechy:

a. Wysoka temp. Topnienia

b. Duża twardość

c. Zróżnicowane właściwości elentryczne

d. Izolatory cieplne
e. Odporne na ścieranie

3. Wyroby ceramiczne:

a. Porcelana, fajans, kamionka, ceramika budowlana, ceramika inżynierska (tlenki, azotki,

węgliki)

IV.

Polimery (zbudowane z różnych prostych cząsteczek złożonych z atomów węgla, wodoru, chloru,
krzemu, fluoru, siarki)
1. Cechy

a. Mała wytrzymałość mechaniczna

b. Odporne na czynniki atmosferyczne i chemiczne

c. Dobre właściwości izolacyjne

d. Łatwość kształtowania

V.

Budowa materiałów
1. Budowa -> atomy (wiązania chemiczne) -> mikrostruktura (defekty w ułożeniu atomów)
2. Struktura (sposób ułożenia atomów lub cząstek)

a. Bezpostaciowa (amorficzna)

b. Krystaliczna

3. Rodzaje wiązań między atomami

a. Kowalencyjne



Powstają w wyniku łączenia par elektronów o różnych spinach. Uwspólnione
elektrony przechodzą kolejno od jednego do drugiego atomu



Bardzo silne, duża wytrzymałość mechaniczna

b. Metaliczne



Są wynikiem oderwania się elektronów znajdujących się na ostatniej orbicie atomu i
utworzenia tzw. Gazu elektronowego, tzn. że mogą one się swobodnie poruszać
między atomami wiążąc je ze sobą



Są bezkierunkowe, zapewniają przewodnictwo elektryczne i cieplne i dobrą
plastyczność

c. Jonowe



Powstają na skutek przyciągania się przeciwnych ładunków. Powstała cząsteczka jest
elektrycznie obojętna, stanowi jednak dipol. Umożliwia to łączenia się cząstek i
tworzenie kryształu. Kryształy takie cechują się dużą wytrzymałością i twardością oraz
wysoką temp topnienia

d. Wtórne

4. Materiały o budowie krystalicznej

a. Kryształ - ciało stałe, w którym atomy są ułożone w periodycznie powtarzających się

odstępach



Monokryształ – pojedynczy kryształ



Bikryształ – dwa kryształy połączone ze sobą



Polikryształ – więcej niż dwa kryształy połączone ze sobą



Idealny kryształ – idealne ułożenie atomów, brak defektów



Kryształ z defektami – ziarno (połączenie między ziarnami – granica ziarna)

b. Sieci krystalograficzne – sieć przestrzenna powstała w wyniku regularnego powtarzania

ułożenia atomów

c. Komórka elementarna – najmniejszy obszar sieci o regularnym kształcie pozwalającym na

uzyskanie sieci poprzez powielanie tej komórki



Regularna prymitywna



Regularne przestrzennie centrowane



Regularne ściennie centrowane

d. Defekty budowy krystalograficznej (defekty oznaczają zniekształcenia sieci krystalograficznej

-> naprężenia w sieci -> nagromadzenie energii)



Punktowe



Atom obcy



Wakans



Atom międzywęzłowy



Liniowe



Dyslokacja – usunięcie, wstawienie lub przemieszczenie dodatkowej
płaszczyzny atomów. Ma jedne wymiar znacznie większy w porównaniu z
dwoma pozostałymi wokół. Dyslokacje wyróżniamy krawędziowe i śrubowe

i. Wektor Burgersa – wskazuje kierunek i wielkość przesunięcia

atomów przy ich powstawaniu i poruszaniu

ii. Jak powstają dyslokacje?



Podczas wzrostu kryształu z cieczy lub pary



Poprzez kondensację wakansów



W wyniku działania naprężeń

iii. Jak mogą się poruszać dyslokacje?



Poślizg – dyslokacja porusza się po danej płaszczyźnie i w
danym kierunku pod wpływem naprężeń stycznych w
płaszczyźnie i kierunku o najgęstszym ułożeniu atomów



System poślizgu – kombinacja płaszczyzny i kierunku
poślizgu (przechodzenie fałdek po dywanie)



Wspinanie – dyfuzja atomów



Powierzchniowy

e. Mikrostruktura – charakteryzuje budowę zdefektowanych kryształów



Opis mikrostruktury:



Ilość i rodzaj defektów



Sposób rozmieszczenia defektów



Rozmiar defektów

f. Tekstura – ukierunkowanie ustawienia się ziaren w materiale

g. Anizotropia właściwości – niejednakowe właściwości w każdym kierunku

5. Rodzaje odkształceń

a. Sprężyste – sprężyna; nietrwałe odkształcenie, po zdjęciu odciążenia materiał wraca do

wymiarów i kształtu przed odciążeniem

b. Plastyczne – trwałe; powoduje trwałe zmiany wymiarów i kształtu; zmiana zewnętrznego

kształtu metalu pod wpływem działania sił zewnętrznych bez dekohezji tj. pęknięć i
rozwarstwień



Mechanizmy odkształcenia plastycznego



Poślizg



Bliźniakowanie – polega na nagłym, poślizgowym odkształceniu w małym,
ale ściśle ograniczonym przez bliźniacze obszarze sieci



Różnice między poślizgiem a bliźniakowaniem

i. Przy poślizgu orientacja wzajemnie przemieszczających się części

kryształu nie ulega zmianie, natomiast po utworzeniu bliźniaka jego
orientacja jest różna od osnowy kryształu i w konsekwencji powstają
granice bliźniacze

ii. Odkształcenie postaciowe przy bliźniakowaniu jest większe niż przy

poślizgu

iii. Naprężenie konieczne do wykonania poślizgu jest mniejsze niż do

bliźniakowania



Jak zmienia się gęstość i rozmieszczenie dyslokacji w trakcie odkształcenia
plastycznego?
Wzrasta gęstość dyslokacji -> wzajemne blokowanie ruchów dyslokacji -> wzrost
naprężeń, wzrost energii -> wzrasta wytrzymałość



Zmiana wytrzymałości w funkcji gęstości defektów

(naprężenie=siła/przekrój)

c. Praktyczny aspekt odkształcenia -> możliwość odkształcenia -> zmiana kształtu -> obróbka ->

wytwarzanie

VI.

Stopy
1. Stop – tworzywo metaliczne składające się z dwóch lub więcej składników, z których co najmniej

jeden, stanowiący osnowę, jest metalem. Oprócz tego stopy zawierają domieszki, które dostają się
przypadkowo przy procesie wytwarzania surowców

2. Po co?

a. Wyższa wytrzymałość

b. Lepsze właściwości, np. antykorozyjne, magnetyczne, żaroodporne

3. Układy równowagi fazowej

a. Wykres równowagi fazowej – linie wykresu przedstawiają temperatury początku i końca

przemian fazowych przy danym składnie chemicznym stopu oraz zmiany składu chemicznego
faz pozostających w równowadze przy różnych temp

b. Po co?



Ilustrują przebieg krzepnięcia



Pokazują zachodzące zmiany



Pozwalają przewidzieć strukturę stopów



Umożliwiaj dobór obróbki cieplnej

c. Faza – jednorodna część układu oddzielona od innych części powierzchnią rozdziału, czyli

granicą faz, po której przekroczeniu właściwości i struktura ulegają zmianie



Oznaczenia faz:



L – ciecz



α, β,… - fazy stałe

d. Przemiana eutektyczna – z cieczy powstaje mieszanina α+β
e. Przemiana perytektyczna – z ciecz+α powstaje β

f. Reguła dźwigni

r

C

=|ab| - ilość cieczy

r

S

=|bc| - ilość fazy stałej

r= r

C

+ r

S

=|ac| - ogólna ilość stopu

4. Krystalizacja metali i stopów

a. Jak krystalizują się metale?



Mechanizm krystalizacji polega na dwóch procesach tj. tworzeniu się zarodków fazy
stałej i ich rozrostu aż do zetknięcia kryształów, co powoduje powstanie struktury
polikrystalicznej



Towarzyszy temu wydzielanie utajonego ciepła krystalizacji oraz zjawisko transportu
masy (dyfuzji)

b. Zarodek krystalizacji – kilkusetatomowe skupienie fazy stałej o typowej dla niej strukturze

krystalicznej, powstałe wewnątrz fazy ciekłej lub gazowej, które rozrasta się poprzez
dołączenie kolejnych atomów

c. Rodzaje zarodkowania



Homogeniczne – występuje w wyniku fluktuacji energii w ośrodku i w określonym
jego miejscu, gdzie energia jest wystarczająca do powstania zarodka o wielkości
nadkrytycznej



Heterogeniczne – występuje wtedy, gdy w ośrodku ciekłym istnieją nierozpuszczone
cząstki fazy stałej, na których może osadzać się krystalizująca faza

d. Dendryt – kryształ drzewiasty, gałęzie rosną w kierunkach, w których jest największa

szybkość wzrostu



Dendryt -> monokryształ



Zastosowanie w elektronice



Brak granicy ziarna, jeden kryształ



Metody otrzymywania: powolne wyciąganie kryształu rosnącego z zarodka
umieszczonego w roztopionym metalu

e. Wiskers (kryształ nitkowy) – monokryształ o grubości kilku mikrometrów, prawie bez

defektów, wytrzymałość zbliżona do teoretycznej

f. Jak krystalizują polikryształy?



Odbieranie ciepła, chłodzenie ze stanu ciekłego

g. Budowa wlewka

I – kryształy zamrożone
II – kryształy kolumnowe
III – równoosiowe dendryty

5. Umocnienie metali:

a. Zmiany właściwości



Wzrost twardości i wytrzymałości



Spadek plastyczności



Mechanizm – utrudnienie ruchu dyslokacji, blokowanie ruchu dyslokacji na różnego
rodzaju przeszkodach

b. Metody umacniania



Przez odkształcenie (dyslokacje)



Realizowane przez obróbkę plastyczną



Zgniot i rekrystalizacja

i. Zgniotem nazywamy zmiany właściwości fizycznych i mechanicznych

metalu lub stopu wywołane jego odkształceniem plastycznym na
zimno.



Podczas zgniotu ulega zmianie jego mikrostruktura



Zwiększa się ilość defektów



Wzrasta ilość zmagazynowanej energii



Miara zgniotu – stopień zgniotu



Z=[(S

K

- S

P

)/ S

P

]*100%

Z – stopień zgniotu
S

K

– stopień końcowy

S

P

– stopień początkowy



Jak zgniot wpływa na mikrostrukturę metali?



Wzrasta liczba dyslokacji



Powstają sprężenia dyslokacji i komórkowe układy
dyslokacji



Dochodzi do rozdrobnienia struktury (ziaren)



Powstaje ukierunkowana struktura (wydłużenie
ziaren)



Jak zgniot wpływa na własności mechaniczne metali?



Zwiększa twardość i wytrzymałość



Zmniejsza własności plastyczne



Anizotropia właściwości

ii. Co się dzieje z materiałem po zgniocie, gdy poddamy go wyżarzeniu?



Proces zdrowienia i rekrystalizacji



Zdrowienie



Obejmuje zanik defektów punktowych i
naprężeń oraz uporządkowanie dyslokacji
zwane poligonizacją



Nieduży spadek właściwości mechanicznych
i nieduży wzrost właściwości plastycznych



Rekrystalizacja



Jest to zarodkowanie w zgniecionym
materiale nowych nieodkształconych ziaren
i ich rozrost aż do całkowitego pochłonięcia
obszarów zdefektowanych



Rekrystalizacja zachodzi w wyższej temp niż
zdrowienie tzw. temp rekrystalizacji



Temp rekrystalizacji (skorelowana z temp
topnienia – 0,4temp topnienia; najniższa
temp, przy której w ciągu jednej godziny
zajdzie krystalizacja; zależna od stopnia
zgniotu Z% rośnie -> temp rekrystalizacji
niższa)



Mechanizm rekrystalizacji (zarodkowanie i
rozrost; nowe, wolne od defektów ziarna
ulegają rozrostowi poprzez migrację granicy
szerokokątnej)



Wielkość ziarna po rekrystalizacji zależy od
stopnia zgniotu, temp wyżarzania i czasu
wyżarzania



Techniczne znaczenie rekrystalizacji:
stosowane do wytwarzania wyrobów jak
rury, pręty; zabieg międzyoperacyjny
zwiększa i uplastycznia metal



Uwalnianie nagromadzonej energii odkształcenia, zanik i
uporządkowanie defektów

iii. Zgniot krytyczny



Zgniot, po którym wielkość ziarna po rekrystalizacji jest
największa



Wynika to z małej ilości zarodków powstających po takim
zgniocie



Nie jest pożądany przy procesie technologicznym –
gruboziarnista struktura, złe właściwości mechaniczne

iv. Rozrost ziarna



Po zakończeniu rekrystalizacji przetrzymywanie materiału w
temp lub wyżarzanie dalsze w wysokiej temp prowadzi do
rozrostu ziaren



Mechanizm rozrostu – pochłanianie małych ziaren przez
większe

v. Zabieg wyżarzania razem z odkształcaniem plastycznym – obróbka

plastyczna na gorąco



Granicami ziaren



Im więcej granic, tym więcej przeszkód dla ruchu dyslokacji



Rozmiar ziarna – odległość od granic



Im mniejszy rozmiar ziarna, tym więcej granic, tym większe umocnienie



Atomami obcymi (roztworowe)<walizka>



Wzrost naprężeń wokół atomu obcego, rozpychanie sieci



Utrudnienia dla ruchu dyslokacji

i. Blokowanie dyslokacji w ich położeniach wyjściowych

ii. Zmniejszenie szybkości ruchu dyslokacji

iii. Utrudnienie w pokonywaniu przeszkód przez dyslokacje



Dyspersyjne (przez cząstki)<piasek i kamienie na plaży>



Obce cząstki w osnowie



Utrudnienie dla ruchu dyslokacji

i. Blokowanie dyslokacji w ich położeniach wyjściowych

ii. Zmniejszenie szybkości ruchu dyslokacji

iii. Utrudnienie w pokonywaniu przeszkód przez dyslokacje



Wydzieleniowe (dotyczy stopów)



Trzy etapy tego umocnienia

i. Zmiana rozpuszczalności jednego ze składników w stanie stałym

ii. Przesycanie



Rozgrzanie stopu do temp wyższej o 30-50

O

C od temp

granicznej rozpuszczalności – rozpuszczenie wydzielonego
składnika



Wygrzanie i szybkie schłodzenie – przesycenie stopu,
struktura jednofazowa (nie można uzyskać roztworu z
wykresu równowagi,

iii. Starzenie



Nagrzanie stopu przesyconego do temp poniżej temp
granicznej rozpuszczalności, wygrzanie i schłodzenie



Dochodzi do wydzielenia z przesyconego roztworu składnika
znajdującego się w nadmiarze w postaci fazy o dużej
dyspersji, tworzą się tzw. strefy G-P, proces dyfuzyjny



Wzrost umocnienia

VII.

Stopy żelaza
1. Żelazo

a. Związki chemiczne w przyrodzie

b. Stopy w technice

2. Układ żelazo-węgiel

a. Ferryt



Jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie α



Oznaczamy Feα(C) lub α



Komórka przestrzennie centrowana



Własności fizyczne i mechaniczne ferrytu są zbliżone do własności żelaza α

b. Austenit



Roztwór stały, międzywęzłowy węgla w żelazie – γ



Komórka ściennie centrowana



Ma największą gęstość spośród wszystkich faz układu



Występuje jako składnik z prostymi granicami bliźniakowania

c. Przemiany fazowe



Perytektyczna: ferryt + ciecz -> austenit



Eutektyczna: ciecz -> austenit + cementyt -> ledeburyt (duża twardość i kruchość) ->
(poniżej temp eutektoidalnej; austenit -> perlit) ledeburyt przemieniony



Eutektoidalna: austenit -> ferryt + cementyt -> perlit



Perlit jest eutektoidem o zawartości 0,77% C



Komórka przestrzennie centrowana

3. Stale

a. Stal – stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości węgla

nie przekraczającej ok. 2%



Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu o budowie płytkowej



Dzięki zawartości węgla wzrastają wytrzymałość i twardość, a maleje plastyczność



Stal obok żelaza i węgla może zawierać różne inne składniki. Do pożądanych
składników stopowych zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram,
miedź, molibden, tytan). Zanieczyszczenia: tlen, siarka, azot oraz tlenki siarki, fosforu
(strącenia niemetaliczne)

b. Stale dzieli się



Ze względu na zawartość węgla



Węglowe

i. Głownie wywiera wpływ węgiel

ii. Mało innych pierwiastków (pochodzą z przerobu hutniczego, np.

krzem, mangan, aluminium lub zanieczyszczenia)

iii. Zastosowanie:



Konstrukcje



Szyny



Stale narzędziowe



Stopowe

i. Oprócz żelaza i węgla mają celowo dodane inne pierwiastki

ii. Poprawa własności mechanicznych, chemicznych i innych

iii. Zmiana struktury, wpływ na obróbkę cieplną
iv. Np. manganowe, krzemowe, manganowo-krzemowe, niklowe,

chromowe

v. Podział stali stopowych



Niskostopowe (do 2% wagi pierwiastków stopowych)



Średniostopowe (2%-8% )



Wysokostopowe (8%-55%)

vi. Stale stopowe specjalne dzielą się na podklasy



Maszynowe



Urządzenia ciśnieniowe



Konstrukcyjne



Szybkotrące



Narzędziowe stopowe



Łożyska toczne



O szczególnych własnościach fizycznych

vii. Stale stopowe nierdzewne (zawierające co najmniej 10,5% Cr oraz

co najwyżej 1,2% C)



Dzielą się na



Odporne na korozję



Żaroodporne



Odporne na pełzanie (żarowytrzymałe)

viii. Zastosowanie stali stopowych



Budowa maszyn



Urządzenia ciśnieniowe



Łożyska



Ze względu na strukturę wewnętrzną



Ferrytyczne (przy samej lewej stronie wykresu)



Ferrytyczno-perlityczne



Perlityczne (blisko 100% przemiany i w prawo)



Ze względu na zastosowanie



Ze względu na rodzaj i udział składników stopowych



Ze względu na sposób wytwarzania

c. Istotne pierwiastki w stalach



Nikiel – obniża temp przemiany austenitycznej oraz prędkość hartowania. W
symbolach stali jego dodatek oznacza się literą N



Chrom – powoduje rozdrobnienie ziarna, co podwyższa hartowność stali. W
symbolach stali jego dodatek oznacza się literą H



Mangan – obniża temp przemiany austenitycznej. W symbolach stali jego dodatek
oznacza się literą G



Wolfram – zwiększa drobnoziarnistość. W symbolach stali jego dodatek oznacza się
literą W

4. Żeliwa, staliwa i surówki

a. Żeliwo – stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi

składnikami zawierające od 2% do 3,6% węgla w postaci cementytu lub grafitu
(występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia; chłodzenie powolne
sprzyja wydzielaniu się grafitu; także ich dodatki stopowe odgrywają tu pewną rolę: krzem
powoduje skłonność do wydzielania się grafitu, a mangan przeciwnie, stabilizuje cementyt)



Odlewy żeliwne hamują, tłumią drgania



Otrzymuje się przez przetapianie surówki z dodatkami złomu stalowego lub żeliwnego
w piecach zwanych żeliwniakami



Charakteryzuje się niewielkim (1%-2%) skurczem odlewniczym, łatwością wypełniania
form, a po zastygnięciu obrabialnością



Wyroby odlewnicze poddaje się szlifowaniu, a także procesowi sezonowania, którego
celem jest zmniejszenie wewnętrznych naprężeń



Jest odporne na korozję dzięki wysokiej zawartości węgla



Żeliwo dzielimy na



Szare (grafit)



Białe (cementyt)



Połowiczne (pstre) (grafit/cementyt) – ma właściwości pośrednie pomiędzy
szarym a białym



Inny podział żeliwa



Niestopowe



Stopowe (dodawanie pierwiastków: krzem, nikiel, chrom, molibden)

i. Odporne na korozję z dodatkiem niklu lub molibdenu

ii. Kwasoodporne

iii. Żaroodporne



Jeszcze inny podział żeliwa



Szare – żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu

i. Żeliwo wyższej jakości

ii. Bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne

iii. Grafit zmniejsza skurcz odlewniczy
iv. Zwiększa wartości ślizgowe

v. Sprzyja tłumieniu drgań



Ciągliwe – długotrwałe wyżarzanie ciągliwa białego (ferryt + grafit)

i. Dobre własności wytrzymałościowe

ii. Odlewy, narzędzia



Sferoidalne – żeliwo szare, w którym grafit występuje w postaci kulkowej

i. Ma dobre właściwości wytrzymałościowe

ii. Odporny na ściskanie, zginanie

iii. Odporny na wysokie ciśnienia
iv. Zastosowanie w silnikach, tarczach hamulcowych



Białe – żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu

i. Kruche i nieobrabialne

ii. Nie nadaje się na części konstrukcyjne



Osnowa żeliwa



Ferryt



Ferryt + perlit



Perlit



Wpływ pierwiastków stopowych na własności żeliwa



Zwiększenie własności mechanicznych



Zwiększenie odporności na ścieranie



Poprawienie odporności na korozję



Poprawienie własności fizycznych, np. magnetycznych

b. Staliwo – stop żelaza z węglem w postaci lanej, nie poddany obróbce plastycznej



Gruboziarnistość i pustki międzykrystaliczne



Gorsze od stali i żeliw

VIII.

Obróbka cieplna
1. Obróbka cieplna zwykła

a. Wyżarzanie

b. Hartowanie i odpuszczanie



Hartowanie



Martenzytyczne – nagrzanie stali do temp austenityzowania, wygrzanie w tej
temp i oziębienie z szybkścią większą od krytycznej, w celu uzyskania
struktury martenzytycznej (grube, ciemne igły martenzytu na tle
nieprzemienionego austenitu)

i. Martenzyt – metastabilna (niezgodna z układem równowagi) faza

stopu żelaza i węgla powstała podczas chłodzenia z prędkością
większą od prędkości granicznej z temp, w której występuje
austenit. Ma strukturę drobnoziarnistą. Jest to przesycony węglem
roztwór na bazie żelaza α. Martenzyt jest fazą bardzo kruchą i
twardą. Igły martenzytu powstają w obszarach ziarna austenitu.



Listwowy



Płytkowy

ii. Przesycenie -> wzrost naprężeń -> wzrost twardości



Bainityczne – zachodzi przy przechłodzeniu stali w zakresie 200-400

O

C

powstaje bainit. Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne
przemieszczanie węgla w austenicie do granic ziaren lub dyslokacji.
Zarodkami przemiany są miejsca ubogie w węgiel.

i. Bainit – mieszanina przesyconego ferrytu i wydzielonych węglików



Podział bainitu:



Górny – powstaje w więcej niż 400

O

C; cementyt +

przesycony ferryt; niekorzystne ze względu na
kruche pękanie



Dolny – powstaje w mniej niż 400

O

C; węglik ε oraz

przesycony ferryt; twardszy od bainitu górnego



Objętościowe – austenit obejmuje całą objętość obrabialnego cieplnie
przedmiotu, a grubość warstwy zahartowanej, zależy wyłącznie od własności
materiału i szybkości chłodzenia



Powierzchniowe



Odpuszczanie



Skutkiem hartowania i odpuszczania jest utwardzenie i ulepszenie cieplne

c. Przesycanie i starzenie

2. Etapy obróbki cieplnej

a. Nagrzewanie – ciągłe lub stopniowe podwyższanie temp

b. Wygrzewanie – wytrzymanie elementu w docelowej lub pośredniej temp

c. Chłodzenie – ciągłe lub stopniowe obniżanie temp



Studzenie – wolne obniżanie temp



Oziębianie – szybkie obniżanie temp



Wychładzanie

3. W czasie chłodzenia austenitu w zależności od szybkości chłodzenia i temp przechłodzenia mogą

zachodzić przemiany:

a. Perlityczna

b. Martenzytyczna – bezdyfuzyjna przemiana przesyconego stopu żelaza zwanego austenitem,

jaka zachodzi w czasie hartowania stali

c. Bainityczna – częściowo dyfuzyjna

4. Wpływ zawartości węgla na temperaturę początku i końca przemiany martenzytycznej

M

s

– temp startowa

M

f

– temp końcowa

a. Niższe temperatury wygrzewania -> drobniejsze ziarno -> twardość

b. Temperatura startowa i końcowa zależą od składu chemicznego austenitu i obniżają się ze

zwiększeniem stężenia węgla w austenicie oraz niemal wszystkich dodatków stopów z
wyjątkiem Al i Co

5. Najlepsza temp do hartowania (Dlaczego również tam, gdzie nie jest już czysty austenit? Bo

cementyt sam w sobie jest twardy i nie wymaga hartowania)

6. Odpuszczanie – polega na nagrzewaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temp leżącej

poniżej Ac1(przemiana eutektoidalna) i ochłodzeniu do temp pokojowej, co prowadzi do usunięcia
naprężeń oraz przemian wywołujących zmniejszenie twardości i wzrost plastyczności stali.

a. Podział w zależności od temp



Niskie (temp 150-200

O

C); głównie do narzędzi, sprężyn i sprawdzianów; duża

twardość, wytrzymałość i odporność na ścieranie zostaje)



Średnie (250-500

O

C); lepsza plastyczność, duża wytrzymałość i sprężystość, mniejsza

twardość)



Wysokie (500

O

C -Ac1); dobre właściwości plastyczne; powstaje sorbit – ferryt +

cementyt kulkowy, który ma nadal wysoką twardość (mniejsze niż martenzytu),
poprawiona plastyczność; efekt jak umocnienie drobnodyspersyjnymi cząstkami

b. Przemiany w stali podczas odpuszczania



Rozkład martenzytu



Przemiana austenitu szczątkowego w fazę α



Wydzielanie węglika ε i cementytu, a w stalach stopowych również innych węglików



Koagulacja węglików wydzielonych we wcześniejszych stadiach odpuszczania