1) Pojęcie „stale drobnoziarniste” charakteryzuje stałe, które: (dotyczy procesu rozrostu ziarna austenitu w wysokiej temperaturze):
mają bardzo drobne ziarna uzyskane w wyniku modyfikowania procesu zarodkowania (dodane podkładki krystalizacji),
drobnoziarnistość uzyskały poprzez szybkie chłodzenie (duże ΔT, a więc duża liczba zarodków (LZ) nowych ziaren),
wykazują brak skłonności do rozrostu ziaren w wysokich temperaturach w wyniku obecności na granicach wydzieleń drobnych i trwałych faz.
2) Wpływ przechłodzenia (ΔT ) na ilość, budowę i własności perlitu (dotyczy wykresu CPTi- zakres dyfuzyjnej przemiany austenitu w perlit):
większe ΔT to bardziej drobnopłytkowy perlit o wyższej ciągliwości, ale niższej wytrzymałości i twardości w stosunku do perlitu równowagi,
większe ΔT to bardziej drobnopłytkowy perlit o wyższej wytrzymałości i twardości, a niższej ciągliwości w stosunku do perlitu równowagi,
dla stali przedeutektoidalnej większe ΔT powoduje zwiększenie ilość quasiperlitu oraz zmniejszenie ilości ferrytu strukturalnie wolnego,
dla stali przedeutektoidlanje większe ΔT powoduje zmniejszenie ilości quasiperlitu oraz zwiększenie ilości ferrytu strukturalnie wolnego.
3) Przemiana martenzytyczna stali definicja, uwarunkowania i cechu charakterystyczne przemiany:
przemiana jest izotermiczna, a jej przebieg zależy od uzyskanego przechłodzenia ΔT i różnicy energii swobodnej ΔF
przemiana wymaga ciągłego wzrostu przechłodzenia ΔT i ciągłego wzrostu różnicy energii swobodnej ΔF.
Jest to bezdyfuzyjna przemiana alotropowa żelaza gamma w żelazo alfa w trakcie szybkiego chłodzenia,
Jest to częściowo dyfuzyjna przemiana austenitu w iglastą (płytkową) mieszaninę faz zwaną martenzytem.
4)Wyjaśnienie własności martenzytu hartowania (średniowęglowego):
jest twardy ponieważ charakteryzuje go wysoka gęstość dyslokacji powstałych w wyniku zgniotu fazowego
jest twardy, ponieważ ma złożona, nowa (odmienną) sieć krystaliczną utrudniającą ruch dyslokacji.
jest twardy, kruchy, ponieważ na granicach jego płytkowych (iglastych) ziaren wydzielone są kruche węgliki,
oprócz wysokiej twardości charakteryzuje się również znaczną ciągliwością spowodowaną obecnością austenitu szczątkowego,
jest twardy, ponieważ ruch dyslokacji utrudnia przesycenie węglem (dodatkowe atomy zniekształcają sieć).
5) Austenit nieprzemieniony (szczątkowy)- przyczyny występowania (dotyczy przemiany martenzytycznej stali niestopowej, średniowęglowej):
ma niższą energię swobodną F niż powstający martenzyt (po przechłodzeniu poniżej temperatury Ms)
pozostaje po przemianie, gdyż wynika to ze spełnienia warunków równowagi (pozwala osiągnąć minimalną energię układu),
przyczyną jest większa objętość właściwa powstającego martenzytu co powoduje naprężenia w austenicie utrudniające jego przemianę,
wraz ze wzrostem zawartości węgla obniża się temperatura Mf (martensite finish), aż poniżej temp. pokojowej.
6) Hartowanie stali zaeutektoidalnej- temperatura, struktura:
prawidłowa struktura to drobnoziarnisty martenzyt+ austenit nieprzemieniony,
znad temperatury A1, aby uniknąć dużych ilości austenitu nieprzemienionego,
znad temperatury Acm, aby uniknąć siatki cementytu drugorzędowego,
prawidłowa struktura to drobnoiglasty martenzyt bez austenitu nieprzemienionego i cementytu ………
- drobnoiglasty martenzyt+ austenit nieprzemieniony+drobne wydzielenia węglików
7) Odpuszczanie niskie 150-250C- struktura, własności (dotyczy odpuszczania zahartowanej na martenzyt stali średniowęglowej):
struktura: nie przesycony węglem ferryt płytkowy+ bardzo drobne ziarenka Fe3C,
struktura: lekko przesycony węglem ferryt płytkowy+ bardzo drobne ziarenka Fe3C oraz austenit szczątkowy,
struktura: lekko przesycony węglem ferryt płytkowy+ koherentne płytki węglika+ austenit szczątkowy,
martenzyt odpuszczania- wysoka twardość, niska granica plastyczności R0,2 i niska wytrzymałość Rm oraz niewielka ciągliwość,
martenzyt odpuszczania- wysoka twardość, wysoka granica plastyczności R02 i wysoka wytrzymałość Rm oraz niewielka ciągliwość.
8) Odpuszczanie wysokie 450-550C- struktura, własności (dotyczy odpuszczania zahartowanej na martenzyt stali średniowęglowej):
struktura: nie przesycony węglem ferryt+ ziarenka skoagulowanego Fe3C,
struktura: poliedryczne ziarna zrekrystalizowanego ferrytu+ płytkowy Fe3C
??struktura: lekko przesycony węglem ferryt płytkowy+ Fe3C (płytki widoczne przy powiększeniu ok. 500x),
sorbit odpuszczania- niska twardość oraz wysoka ciągliwość, wyższa niż po odpuszczaniu średnim granica plastyczności R0,2 i wytrzymałość Rm,
sorbit odpuszczania- niska twardość oraz wysoka ciągliwość, niższa niż po odpuszczaniu średnim granica plastyczności R0,2 i wytrzymałość Rm.
9) Porównanie struktury i własnośći troostytu (T) i sorbity (S) (dotyczy odpuszczania zahartowanej na martenzyt stali średniowęglowej):
T- drobniejszy niż S ferryt płytkowy+ wydzielenia płytkowe Fe3C,
T- identyczny jak w S ferryt, ale drobniejsze niż w S wydzielenia Fe3C,
T- wyższa niż w SD granica plastyczności R0,2 oraz niższa ciągliwość (udarność K),
T- niższa niż w S granica plastyczności R0,2 oraz wyższa ciągliwość (np. K),
S- wyższa niż w T wytrzymałość Rm oraz ciągliwość (np. udarność K).
???10) Wpływ dodatków stopowych na przemiany alotropowe żelaza:
Ni i Mn otwierają pole austenitu (nawet do temp. pokojowej), a C i N przeciwdziałają temu zjawisku zawężając wysterowanie austenitu,
??Ni i Mn otwierają pole austenitu (nawet do temp. pokojowej), a C i N działają podobnie rozszerzając pole występowania austenitu,
Cr zawęża pole występowania austenitu umożliwiając występowanie stali ferrytycznej od temperatury topnienia do temperatury pokojowej,
Si podobnie jak Mn ma działanie austenitotwórcze, ale nie jest w tym celu wykorzystywane, gdyż powodowałby kruchość stali.
11) Wpływ dodatków stopowych na przemiany odpuszczania:
dodatki stopowe ułatwiają (przyspieszają) przemiany odpuszczania, gdyż węgiel łatwiej się z nimi łączy tworząc trwalsze węgliki niż cementyt,
dodatki stopowe wpływają istotnie na przemiany odpuszczania dopiero w wyższych temperaturach (powyżej ok. 450C),
większe ilości dodatków stopowych ułatwiają rozpad austenitu nieprzemienionego,
większe ilości dodatków stopowych utrudniają rozpad austenitu nieprzemienionego.
12) Wpływ dodatków stopowych na własności ferrytu:
Si najsłabiej umacnia ferryt i dlatego jest rzadko stosowany w większych ilościach,
Si najsilniej umacnia ferryt, a jego rzadkie stosowanie wynika z obniżania udarności,
Ni uważany jest za najlepszy dodatek w ferrycie głownie z powodu podwyższania odporności na korozję,
Ni uważany jest za najlepszy dodatek w ferrycie, gdyż zdecydowanie podwyższa jego ciągliwość.
13) Zjawisko twardości wtórnej przy odpuszczaniu stali stopowych:
powodowane jest opóźnieniem przemian odpuszczania w obecności znacznych zawartości Si lub Cr,
można ją uzyskać stosując znaczne zawartości W, Mo, V,
uzyskujemy ją w wyniku ponownego zahartowania tylko warstwy powierzchniowej, a następnie niskiego odpuszczania,
powstaje w wyniku niezależnego zarodkowania koherentnych z ferrytem węglików w temperaturach wysokiego odpuszczania.
14) Uzasadnienie zawartości węgla i dodatków w stalach konstrukcyjnych:
0,3-0,4%C, ponieważ musi być odpowiednio duża zawartość perlitu, który podwyższa wytrzymałość stali,
0,1-0,2%C, ponieważ stal musi być łatwo spawalna i musimy pogodzić z małą ilością perlitu,
0,5-0,6%C, ponieważ wymagamy wysokiej wytrzymałości (lekkość konstrukcji), którą daje dostatecznie duża ilość perlitu,
możliwie duża ilość dodatków stopowych, gdyż podwyższają one hartowność i spawalność stali,
możliwie mała ilość dodatków stopowych, gdyż pogarszają one spawalność stali.
15) Sposoby podwyższania wytrzymałości stali konstrukcyjnych:
rozdrobnienie ziarna ferrytu i zwiększenie ilości oraz dyspresji perlitu poprzez przyśpieszone chłodzenie (na powietrzu),
zwiększenie ilości węgla (powyżej 0,2%), czyli zwiększeniu ilości perlitu, który najtaniej podwyższa wytrzymałość,
zastosowanie znacznych ilości tanich dodatków stopowych umacniających roztworowo ferryt (główny składnik struktury),
umocnienie wydzielinowe ferrytu związkami mikrododatków,
zwiększenie hartowności (węgiel powyżej o,2% oraz dodatki stopowe), aby zastosować hartowanie z odpuszczaniem wysokim.
16) Stale konstrukcyjne trudnordzewiejące (typu CORTEN A, np. S355J2W):
wymagają dodatkowo pokrycia powierzchni warstwami ochronnymi (cynk, polimery) np. blacho dachówki- typowy przykład wykorzystania tych stali,
zawierają niewielkie ilości Cu, Si, Cr oraz podwyższoną znacznie ilość fosforu,
pojawienie się rdzy (produkty korozji) jest niemożliwe, gdyż warstwa pasywna tlenków chromu zabezpiecza powierzchnię,
rdzewieją początkowo normalnie, ale po pewnym czasie (nawet kilka lat) korozja ...............
..............10,5%) w celu uzyskania pasywnej warstwy............