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
·ð PracujÄ…ce pod obciążeniem, np. przÄ™sÅ‚o mostu, element silnik, wiertÅ‚o, Å›ruba&
·ð Reakcja na obciążenie  odksztaÅ‚cenie
b. Materiały fukcjonalne
·ð Inne warunki, np. temperatura pracy, Å›rodowisko korozyjne, wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
magnetyczne, itp.
·ð MateriaÅ‚y do elektroniki, optyki, stosowane w energetyce, materiaÅ‚y 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)
·ð Stale i staliwa
·ð Å»eliwa i surówki
b. Aluminium
c. Tytan
d. Magnez
e. Cyna
f. Cynk
g. Stopy Al.:
·ð Do przeróbki plastycznej i obróbki cieplnej
·ð Odlewnicze
h. Stopy Cu:
·ð BrÄ…zy
·ð MosiÄ…dze
·ð Miedz

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. A
atwość 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
·ð PowstajÄ… w wyniku Å‚Ä…czenia par elektronów o różnych spinach. Uwspólnione
elektrony przechodzÄ… kolejno od jednego do drugiego atomu
·ð Bardzo silne, duża wytrzymaÅ‚ość mechaniczna
b. Metaliczne
·ð SÄ… wynikiem oderwania siÄ™ elektronów znajdujÄ…cych siÄ™ na ostatniej orbicie atomu i
utworzenia tzw. Gazu elektronowego, tzn. że mogą one się swobodnie poruszać
między atomami wiążąc je ze sobą
·ð SÄ… bezkierunkowe, zapewniajÄ… przewodnictwo elektryczne i cieplne i dobrÄ…
plastyczność
c. Jonowe
·ð PowstajÄ… na skutek przyciÄ…gania siÄ™ przeciwnych Å‚adunków. PowstaÅ‚a czÄ…steczka jest
elektrycznie obojętna, stanowi jednak dipol. Umożliwia to łączenia się cząstek i
tworzenie kryształu. Kryształy takie cechują się dużą wytrzymałością i twardością oraz
wysokÄ… temp topnienia
d. Wtórne
4. Materiały o budowie krystalicznej
a. Kryształ - ciało stałe, w którym atomy są ułożone w periodycznie powtarzających się
odstępach
·ð MonokrysztaÅ‚  pojedynczy krysztaÅ‚
·ð BikrysztaÅ‚  dwa krysztaÅ‚y poÅ‚Ä…czone ze sobÄ…
·ð PolikrysztaÅ‚  wiÄ™cej niż dwa krysztaÅ‚y poÅ‚Ä…czone ze sobÄ…
·ð Idealny krysztaÅ‚  idealne uÅ‚ożenie atomów, brak defektów
·ð KrysztaÅ‚ z defektami  ziarno (poÅ‚Ä…czenie miÄ™dzy 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
·ð Regularna prymitywna
·ð Regularne przestrzennie centrowane
·ð Regularne Å›ciennie centrowane
d. Defekty budowy krystalograficznej (defekty oznaczają zniekształcenia sieci krystalograficznej
-> naprężenia w sieci -> nagromadzenie energii)
·ð Punktowe
*ð Atom obcy
*ð Wakans
*ð Atom miÄ™dzywÄ™zÅ‚owy
·ð Liniowe
*ð Dyslokacja  usuniÄ™cie, 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 powstajÄ… dyslokacje?
Þð Podczas wzrostu krysztaÅ‚u z cieczy lub pary
Þð Poprzez kondensacjÄ™ wakansów
Þð W wyniku dziaÅ‚ania naprężeÅ„
iii. Jak mogą się poruszać dyslokacje?
Þð PoÅ›lizg  dyslokacja porusza siÄ™ po danej pÅ‚aszczyz
nie i w
danym kierunku pod wpływem naprężeń stycznych w
płaszczyz
nie i kierunku o najgęstszym ułożeniu atomów
Ä…ð System poÅ›lizgu  kombinacja pÅ‚aszczyzny i kierunku
poślizgu (przechodzenie fałdek po dywanie)
Þð Wspinanie  dyfuzja atomów
·ð Powierzchniowy
e. Mikrostruktura  charakteryzuje budowę zdefektowanych kryształów
·ð Opis mikrostruktury:
*ð Ilość i rodzaj defektów
*ð Sposób rozmieszczenia defektów
*ð Rozmiar defektów
f. Tekstura  ukierunkowanie ustawienia siÄ™ 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
·ð Mechanizmy odksztaÅ‚cenia plastycznego
*ð PoÅ›lizg
*ð Bliz
niakowanie  polega na nagłym, poślizgowym odkształceniu w małym,
ale ściśle ograniczonym przez bliz
niacze obszarze sieci
*ð Różnice miÄ™dzy poÅ›lizgiem a bliz
niakowaniem
i. Przy poślizgu orientacja wzajemnie przemieszczających się części
kryształu nie ulega zmianie, natomiast po utworzeniu bliz
niaka jego
orientacja jest różna od osnowy kryształu i w konsekwencji powstają
granice bliz
niacze
ii. Odkształcenie postaciowe przy bliz
niakowaniu jest większe niż przy
poślizgu
iii. Naprężenie konieczne do wykonania poślizgu jest mniejsze niż do
bliz
niakowania
·ð Jak zmienia siÄ™ gÄ™stość i rozmieszczenie dyslokacji w trakcie odksztaÅ‚cenia
plastycznego?
Wzrasta gęstość dyslokacji -> wzajemne blokowanie ruchów dyslokacji -> wzrost
naprężeń, wzrost energii -> wzrasta wytrzymałość
·ð Zmiana wytrzymaÅ‚oÅ›ci w funkcji gÄ™stoÅ›ci 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?
·ð IlustrujÄ… przebieg krzepniÄ™cia
·ð PokazujÄ… zachodzÄ…ce zmiany
·ð PozwalajÄ… przewidzieć strukturÄ™ stopów
·ð 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
·ð Oznaczenia faz:
*ð L  ciecz
*ð Ä…, ²,& - fazy staÅ‚e
d. Przemiana eutektyczna  z cieczy powstaje mieszanina Ä…+²
e. Przemiana perytektyczna  z ciecz+Ä… powstaje ²
f. Reguła dz
wigni
rC =|ab| - ilość cieczy
rS =|bc| - ilość fazy stałej
r= rC + rS =|ac| - ogólna ilość stopu
4. Krystalizacja metali i stopów
a. Jak krystalizujÄ… siÄ™ metale?
·ð Mechanizm krystalizacji polega na dwóch procesach tj. tworzeniu siÄ™ zarodków fazy
stałej i ich rozrostu aż do zetknięcia kryształów, co powoduje powstanie struktury
polikrystalicznej
·ð Towarzyszy temu wydzielanie utajonego ciepÅ‚a 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
·ð Homogeniczne  wystÄ™puje w wyniku fluktuacji energii w oÅ›rodku i w okreÅ›lonym
jego miejscu, gdzie energia jest wystarczająca do powstania zarodka o wielkości
nadkrytycznej
·ð Heterogeniczne  wystÄ™puje wtedy, gdy w oÅ›rodku ciekÅ‚ym istniejÄ… 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
·ð Dendryt -> monokrysztaÅ‚
*ð Zastosowanie w elektronice
*ð Brak granicy ziarna, jeden krysztaÅ‚
*ð Metody otrzymywania: powolne wyciÄ…ganie krysztaÅ‚u rosnÄ…cego 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?
·ð Odbieranie ciepÅ‚a, chÅ‚odzenie ze stanu ciekÅ‚ego
g. Budowa wlewka
I  kryształy zamrożone
II  kryształy kolumnowe
III  równoosiowe dendryty
5. Umocnienie metali:
a. Zmiany właściwości
·ð Wzrost twardoÅ›ci i wytrzymaÅ‚oÅ›ci
·ð Spadek plastycznoÅ›ci
·ð Mechanizm  utrudnienie ruchu dyslokacji, blokowanie ruchu dyslokacji na różnego
rodzaju przeszkodach
b. Metody umacniania
·ð Przez odksztaÅ‚cenie (dyslokacje)
*ð Realizowane przez obróbkÄ™ plastycznÄ…
*ð Zgniot i rekrystalizacja
i. Zgniotem nazywamy zmiany właściwości fizycznych i mechanicznych
metalu lub stopu wywołane jego odkształceniem plastycznym na
zimno.
Þð Podczas zgniotu ulega zmianie jego mikrostruktura
Ä…ð ZwiÄ™ksza siÄ™ ilość defektów
Ä…ð Wzrasta ilość zmagazynowanej energii
Þð Miara zgniotu  stopieÅ„ zgniotu
Ä…ð Z=[(SK - SP)/ SP]*100%
Z  stopień zgniotu
SK  stopień końcowy
SP  stopień początkowy
Þð Jak zgniot wpÅ‚ywa na mikrostrukturÄ™ metali?
Ä…ð Wzrasta liczba dyslokacji
Ä…ð PowstajÄ… sprężenia dyslokacji i komórkowe ukÅ‚ady
dyslokacji
Ä…ð Dochodzi do rozdrobnienia struktury (ziaren)
Ä…ð Powstaje ukierunkowana struktura (wydÅ‚użenie
ziaren)
Þð Jak zgniot wpÅ‚ywa na wÅ‚asnoÅ›ci mechaniczne metali?
Ä…ð ZwiÄ™ksza twardość i wytrzymaÅ‚ość
Ä…ð Zmniejsza wÅ‚asnoÅ›ci plastyczne
Ä…ð Anizotropia wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci
ii. Co się dzieje z materiałem po zgniocie, gdy poddamy go wyżarzeniu?
Þð Proces zdrowienia i rekrystalizacji
Ä…ð Zdrowienie
Ńð Obejmuje zanik defektów punktowych i
naprężeń oraz uporządkowanie dyslokacji
zwane poligonizacjÄ…
Ńð Nieduży spadek wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci mechanicznych
i nieduży wzrost właściwości plastycznych
Ä…ð Rekrystalizacja
Ńð Jest to zarodkowanie w zgniecionym
materiale nowych nieodkształconych ziaren
i ich rozrost aż do całkowitego pochłonięcia
obszarów zdefektowanych
Ńð Rekrystalizacja zachodzi w wyższej temp niż
zdrowienie tzw. temp rekrystalizacji
Ńð 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)
Ńð Mechanizm rekrystalizacji (zarodkowanie i
rozrost; nowe, wolne od defektów ziarna
ulegajÄ… rozrostowi poprzez migracjÄ™ granicy
szerokokÄ…tnej)
Ńð Wielkość ziarna po rekrystalizacji zależy od
stopnia zgniotu, temp wyżarzania i czasu
wyżarzania
Ńð Techniczne znaczenie rekrystalizacji:
stosowane do wytwarzania wyrobów jak
rury, pręty; zabieg międzyoperacyjny
zwiększa i uplastycznia metal
Þð Uwalnianie nagromadzonej energii odksztaÅ‚cenia, zanik i
uporządkowanie defektów
iii. Zgniot krytyczny
Þð Zgniot, po którym wielkość ziarna po rekrystalizacji jest
największa
Þð Wynika to z maÅ‚ej iloÅ›ci zarodków powstajÄ…cych po takim
zgniocie
Þð Nie jest pożądany przy procesie technologicznym 
gruboziarnista struktura, złe właściwości mechaniczne
iv. Rozrost ziarna
Þð Po zakoÅ„czeniu rekrystalizacji przetrzymywanie materiaÅ‚u w
temp lub wyżarzanie dalsze w wysokiej temp prowadzi do
rozrostu ziaren
Þð Mechanizm rozrostu  pochÅ‚anianie maÅ‚ych ziaren przez
większe
v. Zabieg wyżarzania razem z odkształcaniem plastycznym  obróbka
plastyczna na gorÄ…co
·ð Granicami ziaren
*ð Im wiÄ™cej granic, tym wiÄ™cej przeszkód dla ruchu dyslokacji
*ð Rozmiar ziarna  odlegÅ‚ość od granic
*ð Im mniejszy rozmiar ziarna, tym wiÄ™cej granic, tym wiÄ™ksze umocnienie
·ð Atomami obcymi (roztworowe)
*ð Wzrost naprężeÅ„ wokół atomu obcego, rozpychanie sieci
*ð Utrudnienia dla ruchu dyslokacji
i. Blokowanie dyslokacji w ich położeniach wyjściowych
ii. Zmniejszenie szybkości ruchu dyslokacji
iii. Utrudnienie w pokonywaniu przeszkód przez dyslokacje
·ð Dyspersyjne (przez czÄ…stki)
*ð Obce czÄ…stki w osnowie
*ð Utrudnienie dla ruchu dyslokacji
i. Blokowanie dyslokacji w ich położeniach wyjściowych
ii. Zmniejszenie szybkości ruchu dyslokacji
iii. Utrudnienie w pokonywaniu przeszkód przez dyslokacje
·ð Wydzieleniowe (dotyczy stopów)
*ð Trzy etapy tego umocnienia
i. Zmiana rozpuszczalności jednego ze składników w stanie stałym
ii. Przesycanie
Þð Rozgrzanie stopu do temp wyższej o 30-50OC od temp
granicznej rozpuszczalności  rozpuszczenie wydzielonego
składnika
Þð Wygrzanie i szybkie schÅ‚odzenie  przesycenie stopu,
struktura jednofazowa (nie można uzyskać roztworu z
wykresu równowagi,
iii. Starzenie
Þð Nagrzanie stopu przesyconego do temp poniżej temp
granicznej rozpuszczalności, wygrzanie i schłodzenie
Þð Dochodzi do wydzielenia z przesyconego roztworu skÅ‚adnika
znajdującego się w nadmiarze w postaci fazy o dużej
dyspersji, tworzÄ… siÄ™ tzw. strefy G-P, proces dyfuzyjny
Þð Wzrost umocnienia
VII. Stopy żelaza
1. Żelazo
a. ZwiÄ…zki chemiczne w przyrodzie
b. Stopy w technice
2. Układ żelazo-węgiel
a. Ferryt
·ð Jest miÄ™dzywÄ™zÅ‚owym roztworem staÅ‚ym wÄ™gla w żelazie Ä…
·ð Oznaczamy FeÄ…(C) lub Ä…
·ð Komórka przestrzennie centrowana
·ð WÅ‚asnoÅ›ci fizyczne i mechaniczne ferrytu sÄ… zbliżone do wÅ‚asnoÅ›ci żelaza Ä…
b. Austenit
·ð Roztwór staÅ‚y, miÄ™dzywÄ™zÅ‚owy wÄ™gla w żelazie  Å‚
·ð Komórka Å›ciennie centrowana
·ð Ma najwiÄ™kszÄ… gÄ™stość spoÅ›ród wszystkich faz ukÅ‚adu
·ð WystÄ™puje jako skÅ‚adnik z prostymi granicami bliz
niakowania
c. Przemiany fazowe
·ð Perytektyczna: ferryt + ciecz -> austenit
·ð Eutektyczna: ciecz -> austenit + cementyt -> ledeburyt (duża twardość i kruchość) ->
(poniżej temp eutektoidalnej; austenit -> perlit) ledeburyt przemieniony
·ð Eutektoidalna: austenit -> ferryt + cementyt -> perlit
*ð Perlit jest eutektoidem o zawartoÅ›ci 0,77% C
*ð Komórka przestrzennie centrowana
3. Stale
a. Stal  stop żelaza z węglem plastycznie obrobiony i plastycznie obrabialny o zawartości węgla
nie przekraczajÄ…cej ok. 2%
·ð WÄ™giel w stali najczęściej wystÄ™puje w postaci perlitu o budowie pÅ‚ytkowej
·ð DziÄ™ki zawartoÅ›ci wÄ™gla wzrastajÄ… wytrzymaÅ‚ość i twardość, a maleje plastyczność
·ð Stal obok żelaza i wÄ™gla może zawierać różne inne skÅ‚adniki. Do pożądanych
składników stopowych zalicza się głównie metale (chrom, nikiel, mangan, wolfram,
miedz
, molibden, tytan). Zanieczyszczenia: tlen, siarka, azot oraz tlenki siarki, fosforu
(strÄ…cenia niemetaliczne)
b. Stale dzieli siÄ™
·ð Ze wzglÄ™du na zawartość wÄ™gla
*ð WÄ™glowe
i. Głownie wywiera wpływ węgiel
ii. Mało innych pierwiastków (pochodzą z przerobu hutniczego, np.
krzem, mangan, aluminium lub zanieczyszczenia)
iii. Zastosowanie:
Þð Konstrukcje
Þð Szyny
Þð Stale narzÄ™dziowe
*ð 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
Þð Niskostopowe (do 2% wagi pierwiastków stopowych)
Þð Åšredniostopowe (2%-8% )
Þð Wysokostopowe (8%-55%)
vi. Stale stopowe specjalne dzielÄ… siÄ™ na podklasy
Þð Maszynowe
Þð UrzÄ…dzenia ciÅ›nieniowe
Þð Konstrukcyjne
Þð SzybkotrÄ…ce
Þð NarzÄ™dziowe stopowe
Þð A
ożyska toczne
Þð O szczególnych wÅ‚asnoÅ›ciach fizycznych
vii. Stale stopowe nierdzewne (zawierajÄ…ce co najmniej 10,5% Cr oraz
co najwyżej 1,2% C)
Þð DzielÄ… siÄ™ na
Ä…ð Odporne na korozjÄ™
Ä…ð Å»aroodporne
Ä…ð Odporne na peÅ‚zanie (żarowytrzymaÅ‚e)
viii. Zastosowanie stali stopowych
Þð Budowa maszyn
Þð UrzÄ…dzenia ciÅ›nieniowe
Þð A
ożyska
·ð Ze wzglÄ™du na strukturÄ™ wewnÄ™trznÄ…
*ð Ferrytyczne (przy samej lewej stronie wykresu)
*ð Ferrytyczno-perlityczne
*ð Perlityczne (blisko 100% przemiany i w prawo)
·ð Ze wzglÄ™du na zastosowanie
·ð Ze wzglÄ™du na rodzaj i udziaÅ‚ skÅ‚adników stopowych
·ð Ze wzglÄ™du na sposób wytwarzania
c. Istotne pierwiastki w stalach
·ð Nikiel  obniża temp przemiany austenitycznej oraz prÄ™dkość hartowania. W
symbolach stali jego dodatek oznacza siÄ™ literÄ… N
·ð Chrom  powoduje rozdrobnienie ziarna, co podwyższa hartowność stali. W
symbolach stali jego dodatek oznacza siÄ™ literÄ… H
·ð Mangan  obniża temp przemiany austenitycznej. W symbolach stali jego dodatek
oznacza siÄ™ literÄ… G
·ð Wolfram  zwiÄ™ksza drobnoziarnistość. W symbolach stali jego dodatek oznacza siÄ™
literÄ… 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)
·ð Odlewy żeliwne hamujÄ…, tÅ‚umiÄ… drgania
·ð Otrzymuje siÄ™ przez przetapianie surówki z dodatkami zÅ‚omu stalowego lub żeliwnego
w piecach zwanych żeliwniakami
·ð Charakteryzuje siÄ™ niewielkim (1%-2%) skurczem odlewniczym, Å‚atwoÅ›ciÄ… wypeÅ‚niania
form, a po zastygnięciu obrabialnością
·ð Wyroby odlewnicze poddaje siÄ™ szlifowaniu, a także procesowi sezonowania, którego
celem jest zmniejszenie wewnętrznych naprężeń
·ð Jest odporne na korozjÄ™ dziÄ™ki wysokiej zawartoÅ›ci wÄ™gla
·ð Å»eliwo dzielimy na
*ð Szare (grafit)
*ð BiaÅ‚e (cementyt)
*ð PoÅ‚owiczne (pstre) (grafit/cementyt)  ma wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci poÅ›rednie pomiÄ™dzy
szarym a białym
·ð Inny podziaÅ‚ żeliwa
*ð Niestopowe
*ð Stopowe (dodawanie pierwiastków: krzem, nikiel, chrom, molibden)
i. Odporne na korozjÄ™ z dodatkiem niklu lub molibdenu
ii. Kwasoodporne
iii. Żaroodporne
·ð Jeszcze inny podziaÅ‚ żeliwa
*ð Szare  żeliwo, w którym wÄ™giel wystÄ™puje w postaci grafitu
i. Żeliwo wyższej jakości
ii. Bardziej ciÄ…gliwe, Å‚atwiej obrabialne
iii. Grafit zmniejsza skurcz odlewniczy
iv. Zwiększa wartości ślizgowe
v. Sprzyja tłumieniu drgań
*ð CiÄ…gliwe  dÅ‚ugotrwaÅ‚e wyżarzanie ciÄ…gliwa biaÅ‚ego (ferryt + grafit)
i. Dobre własności wytrzymałościowe
ii. Odlewy, narzędzia
*ð Sferoidalne  żeliwo szare, w którym grafit wystÄ™puje w postaci kulkowej
i. Ma dobre właściwości wytrzymałościowe
ii. Odporny na ściskanie, zginanie
iii. Odporny na wysokie ciśnienia
iv. Zastosowanie w silnikach, tarczach hamulcowych
*ð BiaÅ‚e  żeliwo, w którym wÄ™giel wystÄ™puje w postaci kruchego cementytu
i. Kruche i nieobrabialne
ii. Nie nadaje się na części konstrukcyjne
·ð Osnowa żeliwa
*ð Ferryt
*ð Ferryt + perlit
*ð Perlit
·ð WpÅ‚yw pierwiastków stopowych na wÅ‚asnoÅ›ci żeliwa
*ð ZwiÄ™kszenie wÅ‚asnoÅ›ci mechanicznych
*ð ZwiÄ™kszenie odpornoÅ›ci na Å›cieranie
*ð Poprawienie odpornoÅ›ci na korozjÄ™
*ð Poprawienie wÅ‚asnoÅ›ci fizycznych, np. magnetycznych
b. Staliwo  stop żelaza z węglem w postaci lanej, nie poddany obróbce plastycznej
·ð Gruboziarnistość i pustki miÄ™dzykrystaliczne
·ð Gorsze od stali i żeliw
VIII. Obróbka cieplna
1. Obróbka cieplna zwykła
a. Wyżarzanie
b. Hartowanie i odpuszczanie
·ð Hartowanie
*ð 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 ą. Martenzyt jest fazą bardzo kruchą i
twardą. Igły martenzytu powstają w obszarach ziarna austenitu.
Þð Listwowy
Þð PÅ‚ytkowy
ii. Przesycenie -> wzrost naprężeń -> wzrost twardości
*ð Bainityczne  zachodzi przy przechÅ‚odzeniu stali w zakresie 200-400 OC
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
Þð PodziaÅ‚ bainitu:
Ä…ð Górny  powstaje w wiÄ™cej niż 400 OC; cementyt +
przesycony ferryt; niekorzystne ze względu na
kruche pękanie
Ä…ð Dolny  powstaje w mniej niż 400 OC; wÄ™glik µ oraz
przesycony ferryt; twardszy od bainitu górnego
*ð ObjÄ™toÅ›ciowe  austenit obejmuje caÅ‚Ä… objÄ™tość obrabialnego cieplnie
przedmiotu, a grubość warstwy zahartowanej, zależy wyłącznie od własności
materiału i szybkości chłodzenia
*ð Powierzchniowe
·ð Odpuszczanie
·ð 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
·ð Studzenie  wolne obniżanie temp
·ð OziÄ™bianie  szybkie obniżanie temp
·ð WychÅ‚adzanie
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
Ms  temp startowa
Mf  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
wyjÄ…tkiem 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
·ð Niskie (temp 150-200 OC); głównie do narzÄ™dzi, sprężyn i sprawdzianów; duża
twardość, wytrzymałość i odporność na ścieranie zostaje)
·ð Åšrednie (250-500 OC); lepsza plastyczność, duża wytrzymaÅ‚ość i sprężystość, mniejsza
twardość)
·ð Wysokie (500 OC -Ac1); dobre wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci 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
·ð RozkÅ‚ad martenzytu
·ð Przemiana austenitu szczÄ…tkowego w fazÄ™ Ä…
·ð Wydzielanie wÄ™glika µ i cementytu, a w stalach stopowych również innych wÄ™glików
·ð Koagulacja wÄ™glików wydzielonych we wczeÅ›niejszych stadiach odpuszczania