ZESTAW 37

1. Od czego zależy średnica krytyczna.

Średnica krytyczna (Dk) zależy od właściwości stali i intensywności chłodzenia. Pierwszy czynnik ma ścisły związek z krytyczną prędkością chłodzenia, a więc te czynniki, które przesuwają krzywą początku dyfuzyjnego rozkładu austenitu na wykresie CTP w prawo sprzyjają wzrostowi hartowności. Są to pierwiastki stopowe zawarte w stali, gruboziarnistość austenitu (mała powierzchnia granic ziarn, gdzie powstają zarodki przemiany dyfuzyjnej) i jego jednorodność. Drugi czynnik ma związek z warunkiem osiągnięcia krytycznej prędkości chłodzenia w rdzeniu harto­wanego elementu. Stosowanie bardziej energicznych ośrodków chłodzących pozwa­la na uzyskanie tej prędkości w środku grubszych elementów, ale grozi to powstaniem rys i pęknięć hartowniczych na powierzchni. Można więc powiedzieć, że stosowanie ośrodków chłodzących o większej intensywności chłodzenia prowadzi do wzrostu hartowności, ale tą drogą można zwiększać hartowność w ograniczonym zakresie ze względu na naprężenia.

2.Obróbka cieplna odlewniczych stopów aluminium.

Siluminy wieloskładnikowe zawierające magnez lub miedź, np. AlSi7Mg, AlSil3MglCuNi, w celu zwiększenia wytrzymałości poddaje się utwardzaniu wydzieleniowemu: przesyca się z temperatury 500 -530°C w wodzie i starzy w czasie 24 h w temperaturze 200°C. Wytrzymałość na rozciąga­nie siluminu AlSi7Mg wzrasta z 160 MPa po odlaniu do 210 MPa po utwardzaniu wydzieleniowym.

ZESTAW 38

1. Co to są wykresy CTPc?

Są to wykresy czas-temperatura-przemiana chłodzenia ciągłego. Zastosowa­nie wykresów CTPi w przypadku chłodzenia ciągłego stali wnosi błąd wynikający stąd, że okresy czasu wytrzymania izotermicznego stali przy różnych temperaturach nie są sobie równoważne. Dlatego krytyczna szybkość chłodzenia wyznaczona z wy­kresu CTPi jest ok. 1,5 razy mniejsza niż w rzeczywistości. Stąd też dla dokładnej ilustracji kinetyki przemiany austenitu przy chłodzeniu zaczęto opracowywać wykre­Sy cTpc, Używa się do tego celu dylatometrów wyposażonych w znaczniki czasu, dzięki czemu każdej przemianie zarejestrowanej na krzywej dylatometrycznej można przypisać czas, jaki upłynął od początku chłodzenia. Wykonując serię próbek przy różnej szybkości chłodzenia, a następnie nanosząc krzywe chłodzenia i zaznaczone na nich punkty początku i końca różnych przemian uzyskuje się wykres taki jak na rysunku 11.12. Dla pełniejszego zobrazowania przemiany, krzywe chłodzenia opisuje się dodatkowo wartościami twardości HV, a przy punktach przecięcia krzywych chłodzenia i linji i wykresu oznaczających konie-c przemiany podaje się procentowy udział danego składnika strukturalnego, Dzięki temu wykresy CTPc mogą nie tylko być stosowane do doboru warunków Obróbki cieplnej, ale pozwalają na przewidywa­nie struktury i twardości, jeśli. znana jest szybkość chłodzenia w danym miejscu obrabianego elementu.

2.Zastosowanie odlewniczych stopów aluminium w przemyśle.

Stop AK52 -AlSi5Cu2 ( ok. 5% Si, ok. 2% Cu, i po

ok. O,5% Mg i Mn), który stosuje się na głowice silników i części samolotów. Jego własności są następujące: Rm = 240 MPa, As = 0,4%, twardość 75 HB. Do wieloskładnikowych należy AK20 -AlSi21 CuNi, zawierający także ok. O,5% Mg i 0,2% Mn. Jego własności to: ~ := 200 MPa, As = O,2%, twardość 90 HE. Jest stosowany głównie na tłoki silników spalinowych. Jako Stopy odlewnicze mogą być stosowane stopy podeutektyczne o zawartości 10% Cu (AICuIO). Ich struktura składa się z eutektyki 'omega' -CuAl2 rozłożonej na grani­cach ziarn dendrytów roztworu stałego 'omega'. Stop ten ma dobrą lejność, ale stosunkowo niską wytrzymałość. Można ją podwyższyć drogą odlewania do kokili lub przez obróbkę cieplną, obniża to jednak ciągliwość stopu. Innym stopem jest A1Cu4 (AM4) stoso­wany na odlewy kokilowe, który po starzeniu osiąga Rm = 230 MPa i As = 3%. Stosowany jest na galanterię stołową.

2.Zastosowanie mosiądzów w przemyśle.

Mosiądze o strukturze roztworu stałego a zawierają do 30% Zn. Roztwór a cechu­je się dobrą plastycznością przy temperaturze pokojowej, a gorszą w zakresie 300 ­700oC i dlatego są przerabiane plastycznie na zimno. Twardość i wytrzymałość mosiądzów a wzrastają ze zwiększaniem zawartości Zn. Po przekroczeniu 30% wydłużenie jednak maleje (rys. 15.16). W PN są ujęte mosiądze CuZn15 (M85) i CuZn30 (M70). Mosiądz M70, zwany łuskowym, cechuje się dużą plastycznością i jest stosowany do głębokiego tłoczenia, przede wszystkim na łuski. Można go odkształcać na zimno do 75%. Przy większym odkształceniu należy stosować wyża­rzanie rekrystalizujące przy temperaturze 500- 580°C.Mosiądze dwufazowe 'alfa'+ 'beta' mają własności pośrednie między własnościami fazy 'alfa' i fazy 'beta'. Ze wzrostem zawartości cynku zwiększa się ilość fazy 'beta' i mosiądz staje się bardziej twardy i wytrzymały, ale mniej plastyczny. Mosiądz 'alfa' + 'beta' ( > 37% Zn) poddaje się zwykle przeróbce plastycznej na gorąco. PN przewiduje mosiądze CuZn37 (M63) o zawartości Z n 37% i CuZn40 (M60) zawierający 40% Zn. Pierwszy jest stosowany na blachy, pasy, rury , pręty , kształtowniki i drut, z drugiego wyrabia się taśmy i pręty oraz odkuwki, wyroby wytłaczane i śruby. Mosiądze dwufazowe wykazu­ją mniejszą odporność na korozję niż jednofazowe.

3. Co to jest i na czym polega nawęglanie fluidalne ?

Nawęglanie to jest przeprowadzane w złożu fluidalnym, które jest ośrodkiem składającym się z drobnych cząstek fazy stałej zawieszonych w strumieniu gazu przepływającego z odpowiednią prędkością (stan quasi ciekły). W zależności od składu złoża może ono działać obojętnie na powierzchnię elementów lub je nawęglać (up. gdy cząstki są grafitem, a przepływający gaz powietrzem lub mieszaniną gazu endotermicznego i ziemnego). Złoże składające się z cząstek grafitu może być nagrzewane elektrycznie za pomocą elektrod, ale również istnieje możliwość nagrze­wania zewnętrznego (elementami oporowymi lub poprzez spalanie gazu). Duża wartość współczynnika przejmowania ciepła złoża oraz czyszczący powierzchnię ruch cząstek pozwalają na osiąganie efektywności nawęglania podobnej jak przy nawęglaniu w ośrodkach ciekłych, z tym że nie zachodzi konieczność. czyszczenia elementów z resztek soli. Można też stosować bezpośrednie hartowanie elementów ,

ZESTAW 39

1. Jakie jest zastosowanie wykresu CTPi?

Wykres CTPi ilustruje trwałość austenitu przy każdej temperaturze i może być wykorzystany w celu doboru warunków obróbki cieplnej dla stali, której dotyczy. Z wykresu można odczytać krytyczną szybkość chłodzenia vk jest to linia styczna do pierwszej krzywej C Stąd można wnioskować o har­towności stali, która jest odwrotnie proporcjonalna do vk. Do obróbek ciepl­nych, które są oparte na wykresie CTPi należy: hartowanie stopniowe, hartowanie izotermiczne (bainityczne), patentowanie i wyżarzanie izotermiczne. Polegają na szyb­kim ostudzeniu stali do odpowiedniej dla danej obróbki temperatury, a następnie wytrzymaniu przy tej temperaturze przez czas konieczny do wyrównania temperatury na przekroju lub osiągnięcia linii końca przemiany.

2. Jakie są własności i zastosowania miedzi?

Miedź jest metalem krystalizującym w sieci Al (RSC). Parametr sieci a= 0,362 nm. Nie ma odmian alotropowych. Temperatura topnienia wynosi 1083°C, gęstość 8,9 g/cm3. Czysta miedź ma bardzo dobrą przewodność elektryczną, czemu zawdzięcza zastosowanie w elektrotechnice i elektronice. Ze względu na bardzo dobrą przewod­ność cieplną wytwarza się z niej różnego rodzaju wymienniki ciepła. Jest bardzo plastyczna i można ją przerabiać na zimno. Miedź jest odporna na korozję atmosfe­ryczną, pod warunkiem że atmosfera nie zawiera SO2. Własności wytrzymałościowe miedzi są niskie: Rm = 200 - 220 MPa, twardość 30 HB. Można ją umocnić przez zgniot (po zgniocie 60% -Rm = 400 MPa, twardość 108 HB). Ze względu na łatwą zgrzewalność z żelazem lub aluminium można wytwarzać z miedzi wyroby bimetalicz­ne, np. rury lub drut. Struktura miedzi po rekrystalizacji ma charakterystyczny wygląd, gdyż zawiera dużą ilość bliźniaków wyżarzania (rys. 15.14). Wiąże się to z niską energią błędu ułożenia tego metalu (40 mJ/m2).

3. Reakcja Boudouarda.

Ten rodzaj nawęglania jest najstarszy i najprostszy. Nie wymaga też specjalnych urządzeń z wyjątkiem skrzynek żaroodpornych, do których ładuje się elementy wraz z mieszanką nawęglającą (nawęglaczem), uszczelnia i wyżarza. Nawęglacz składa się z węgla drzewnego o granulacji 3 + 5 mm i aktywatorów ( 10 + 30% ), którymi mogą być węglany Ba, K, Na. W skrzynce zachodzą reakcje: utlenianie C, rozkład węglanów i reakcja Boudouarda*, które prowadzą do powstania aktywnych atomów C dyfundujących wgłąb stali.

* Reakcja Boudouarda zachodzi wg wzoru CO2 + C = 2CO. Ze wzrostem temperatury reakcja ta przebiega coraz bardziej w prawo.

---