Pytanie nr 1 Podział i charakterystyka materiałów stosowanych w technice Metale : a.) techniczne czyste-lekkie, ciężkie , stopy ciężkie : średniotopliwe(V, fe ,Cr , Mn, Au), trudnotopliwe(Be, Ti, Sc) , łatwo topliwe(Ca , Na , Al., Mg),, wysokotopliwe(Nb, Te, Mo) b.)ceramika : szkło(krzemionka , materiał bezpostaciowy, nie na struktury krystalicznej), specjalna (wyroby stosowane w medycynie , przemyśle samochodowym), wielkotonażowa c). polimery(tworzywa wielkocząsteczkowe zbudowane z monomerów): specjalne , ogólnego stosowania rys d). kompozyty( połączenie dwóch lub więcej faz , nie rozpuszczających się w sobie , których wspólne cechy i właściwości są wyższe niż każdej z tych faz oddzielnie). Pytanie nr : 3 Charakterystyka wiązań : międzycząsteczkowego, jonowego, atomowego, metalicznego. Wiązanie międzykrystaliczne - ( Van der Waasala), występuje pomiędzy niemal wszystkimi rodzajami pierwiastków i jest wynikiem nierównomiernego rozmieszczenia elektronów na zewnętrznej powłoce ; mają znaczenie tylko gdy nie występują inne wiązania .Wiązanie jonowe - występuje pomiędzy pierwiastkami różnoimiennymi ( + i - ) ; typowy związek z wiązaniem jonowym -NaCl NaCl = Na^+ + Cl^-; charakteryzuje się występowaniem sił elektrycznych pomiędzy pierwiastkami ; kryształy o takim wiązaniu maja temp. topnienia wysoką wysoka twardość , mają właściwości plastyczne ( wysoką kruchość); w stanie stałym źle przewodzą ciepło , są izolatorami ; w stanie ciekłym źle przewodzą prąd . Są to wiązania symetryczne , o symetrii kulistej . Wiązania atomowe ( kowalencyjne ) -występuja pomiędzy pierwiastkami , które maja conajmieej jeden w połowie zapełniony poziom energetyczny (orbitę) ; siły tego wiązania wynikają z dążenia do tworzenia stabilnych obiektów elektronowych np.: Cl2 ,H2 , CH4 , CCH4 , diament ; pierwiastki z wolnymi atomami charakteryzują się wysoką twardością, bardzo wysokątemp. Topnienia , w niskich temp. są izolatorami , w wysokich temp. częściowo przewodzą prąd elektryczny . rys: Wiązania metaliczne - występuja w pierwiastkach , dla których elktrony walencyjne zajmują orbital s; teoria Drudego; Wiązanie polega na tworzeniu gazu elektronowego pomiędzy rdzeniami metalicznymi . rys: Wiązania nogą występować w materiałach równocześnie ,wtedy nazywane są wiązaniami złożonymi , występują w przyrodzie najczęściej. Pytanie nr 4 Pojęcie kryształu - typy i elementy symetrii w kryształach . Kryształem nazywamy ciało stałe , w którym atomy lub cząsteczki ułożone są w charakterystyczny sposób zachowując przestrzenna symetrię . Wszystkie cząsteczki zachowują się symetrycznie . Każdy identyczny atom sieci ma taka samą liczbę sąsiednich atomów , rozmieszczonych w jednakowej od siebie odległości . Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . Typy symetrii: -względem punktu; -wzgl. prostej; -wzgl. płaszczyzny Elementy symetrii ; środek symetrii-punkt wzgl. którego wszystkie elementy kryształu rozmieszczone są równomiernie ; oś symetrii-prosta wokół której obracając kryszał o określony kąt uzyskuje się taki sam układ krawędzi i węzłów, pojęciem osi wiąże się tzw. anizotropia kryształów ; płaszczyzna symetrii-dzieli kryształ na dwie równe części przy czym obie połowy kryształu oddalone są od pierwotnego położenia na jednakową odległość mają się do siebie tak, jak przedmiot i jego lustrzane odbicie . Pytanie nr :5 Pojęcie sieci przestrzennej , i komórki elementarnej Sieć przestrzenna - model rozmieszczenia węzłów przestrzeni , charakterystyczny dla każdego kryształu , węzły w przestrzeni maja identyczne otoczenie . rys . Komórka elementarna - Pytanie nr . 6 Układy krystalograficzne i typy sieci wg. Bravis'ea. Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . 1). Układ trójskośny występuje jedna komórka prymitywna P. - atomy w narożach 2). Układ jednoskośny typy komórek P. i C atomy na przekątnych podstaw 3). Układ rombowy typy komórek : P. C F J F - ściennie centrowana , na każdym boku J - Przestrzenie centrowana , w środku komórki 4). Układ tetragonalny typy komórek : P. J 5). Układ heksagonalny typy: P. 6). Układ romboedryczny 7). Układ regularny W tych układach krysta- lizują kryształy . Kierunek krystalograficzny - To prosta przechodząca przez dwa dowolne węzły sieci . Współrzędne tego kieru- nku odpowiadają współ- rzędnym najbliższego węzła sieci , przez który prosta poprowadzona z początku jest równoległa do rozpatrywanego kierunku . Wskaźniki płaszczyzn śieciowych: Aby je wyznaczyć należy określić punkty przecięcia płaszczyzn z poszczegó- lnymi osiami . Liczby w kierunkach są tzw. wskaźniki Millera . Pytanie nr : 7 Charakterystyka sieci A1 A2 A3: Sieć A1 -jest zbudowana z 14 atomów, jonów, z których 8 jest umieszczonych w węzłach sieci a 6 w środkach ścian sześcianu . Sieć A2 ( RPC) - posiada liczę koordynacyjną równą 8. Zbudowana jest z 9 atomów z których 8 w narożach , a 1 w środku komórki. Sieć A3 - to sieć heksagonalnazwarta( H2) - zbudowana jest z 17 atomów , 12 atomów w narożach , 2 w środku górnej i dolnej podstawy ; oraz 3 atomy wewnątrz . Liczba koordynacyjna = 12. Pytanie nr : 8 Pojęcie polimorfizmu . Polimorfizm - możliwość występowania niektórych pierwiastków w różnych stuk turach krystalicznych w zależności od warunków termodynamicznych (temp. i ciśnienia ); Gdy pierwiastek lub związek chemiczny ma więcej niż jedna strukturę krystaliczną i każda z nich jest trwała w określonym interwale temp. i pod określonym ciśnieniem to mówi się że pierwiastek wykazuje alotropię , a związek polimorfizm . Odmiany tych substancji różniące się typem sieci krystalicznej są nazywane odmianami alotropowymi lub polimorficznymi . Odmiany te oznacza się literami α β γ , które dopisuje się do symbolu pierwiastek lub związku . Podczas przemiany polimorficznej zostaje zachowany skład chem., następuje przebudowa sieci i ulegają nieciągłej zmianie właściwości fizyczne . Wśród pierwiastków alotropia jest uwarunkowana budową elektronową atomów i sprzyja jej mała różnica energii między zew. orbitalami atomu Liczba odmian jednego pierwiastka może wynosić od 1 do 6 . Żelazo przy temp. poniżej 910 ; następuje pierwsza odmiana i powyżej 1395 druga odmiana . Pytanie nr 9 Defekty sieci krystalicznej - podział i charakterystyka Defekt- odstępstwo od idealnej budowy kryształu . Najczęściej podział stosowany jest w zależności od geometrii defektu .Podział : punktowe , liniowe(dyslokacje) , powierzchniowe . Z termo -dynamicznego punktu można wyróżnić dwie grupy : odwracalne i nieodwracalne . Odwracalne - to te który stężenie w krysztale zależy od temp. oraz od ciśnienia zew. i można to stężenie zmienić przez zmianę warunków zew. ( defekty punktowe). Nieodwracalne nie zależą od temp. i ciśnienia ( liniowe , powierzchniowe) . Defekty punktowe - zaliczmy do mich wakans i atom międzywęzłowy ; wakans - puste miejsce e sieci krystalicznej . Czysty defekt wakansowy powstaje wskutek przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej na powierzchnie kryształu i nosi nazwę defektu SCHOTKIEGO . Rys : Natomiast skutkiem przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej w międzywęzłową są dwa defekty : wakans w opuszczonej przez atom pozycji i atom międzywęzłowy stowarzyszony z wakansem ;jest to nazywany defekt FRANKLA . Obydwa defekty mogą się w krysztale przemieszczać . Ruch ten nosi nazwę migracji . Defekty frankla występuja zwykle w kryształach jonowych oraz w metalach o mniejszej gęstości ułożenia atomów . Defekty liniowe (dyslokacje)-występują w materiałach polikrystalicznych , pojedynczych kryształach . Struktura w stanie równowagi nie powinna zawierać dyslokacji . Rys : Podział :dyslokacja krawędziowa -jest wynikiem istnienia w strukturze krystalicznej półpłaszczyzny sieciowej Oznaczenie dyslokacji krawędziowej ..... . Pierwszy określa dyslokację dodatnią a drugi ujemną . Dodatnia gdy dodatkowa płaszczyzna znajduje się ponad płaszczyzną poślizgu , a ujemna gdy płaszczyzna rozpościera się pod płaszczyzną poślizgu. Dyslokacja śrubowa - powstaje w wyniku przemieszczenia się części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej . Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji . W dyslokacjach śrubowych rozróżnia się ;dyslokację prawoskrętną ,,lewoskrętną (linia przesunięć będzie przesuwać się w prawo). Stwierdzono że dyslokacje śrubowe powstają w czasie wzrostu kryształu . Rys: Dyslokacje mieszane - powstają w wyniku oddziaływania dyslokacji krawędziowych i śrubowych Pytanie nr 11 Mechanizmy przemieszczania się dyslokacji . Defekt Frankla- przesunięcie atomu z węzła sieci w pozycję między węzłową i równoczesnym utworze -niu atomu międzywęzłowego i wakansu . Defekt Frankla występuje w sieciach metali o stosunkowo dużych odległościach między atomami gdyż wtedy atom może łatwo zająć miejsce w międzywęźlu . W metalach w których odległości między atomami są stosunkowo małe defekty Frankla występuja w niewielkim stopniu . Rys. Defekt Schotkiego - atom przeska - ku je w puste miejsce wakansu ; jest to brak w strukturze jednocześnie kationu i anionu . Rys: Pytanie nr: 17 Mechanizmy odkształcenia plastycznego-charakterystyka Poślizg-polega na przemieszczeniu się jednej części kryształu względem drugiej w wyniku migracji dyslokacji w płaszczyznach poślizgu i wzdłuż tych samych kierunków . Budowa obu części kryształu pozostaje nienaruszona Doświadczalnie stwierdzono że poślizgi w danej sieci krystalograficznej nie zachodzą we wszystkich płaszczyznach . Kierunkami poślizgu są wyłącznie kierunki , dla których wektory Burgersa dyslokacji są równoległe do kierunków rozmieszczenia atomów . System poślizgu -(kombinacje płaszczyzny i kierunku). Pasmo poślizgu- przypadkowe linie poślizgu rozłożone nierównomiernie i ułożone w zagęszczonych warstwach . schemat poślizgu: Bliżniakowanie - polega na jednorodnym ścinaniu kolejnych warstw atomów Bliżniakowanie . Zbliżniaszczone części kryształu są lustrzanym odbiciem kryształu macierzystego Efekt krystalograficzny jest równoważny obrotowi . Udział obu mechanizmów zależny jest od struktury kryształu . W bardzo plastycznych metalach o strukturze A1 (Al.,Cu,Ag)dominuje poślizg , a w A3 lub innych nieregularnych (Cd.,Zn,Sb)-Bliżniakowanie Rys : Pytanie nr : 18 Pojęcie umocnienia -krzywe umocnienia monokryształów o sieci A1 A2 A3 Umocnienie -spowodowane jest zmniejszeniem się zdolności przemieszczania dyslokacji wskutek ich wzajemnego blokowania oraz oddziaływania a przeszkodami tj. Granicami ziarn , wydzieleniami i atomami obcymi. Umocnienie zależy od stuktuty krystalicznej. Krzywe umocnienia dla monokryształów: Umocnienie monokryształu o strukturze A1 wykazuje trzy stadia . I stadium , łatwego poślizgu (mała i stała szybkość umocnienia) wynika ze wzrostu dyslokacji . II stadium szybkiego umocnienia (duża i stała szybkość umocnienia ) jest rezultatem oddziaływania dyslokacji w aktywnych systemach . III stadium zdrowienia dynamicznego (malejąca szybkość umocnienia )jest rezultatem zmniejszenia gęstości dyslokacji krawędziowej Monokryształy o strukturze A3 wykazują (Mg)wykazują tylko I stadium Łatwego poślizgu , a monokryształy o strukturze A2 (np.Fe) tylko III stadium Pytanie nr : 19 Zgniot . Wielkość odkształcenia plastycznego metalu dla celów technologicznych określa się tzw. Gniotem . Z= ΔA * 100% Ao A - przekrój pola poprzecznego Ao -przekrój początkowy ODKSZTAŁCENIE PLASTYCZNE - rozumie się odkształcenie trwałe powstałe w wyniku jego obciążenia i pozostaje w nim po całkowitym usunięciu obciążenia , bez naruszania materiału . Odkształcenie plastyczne poza zmianą kształtu i zmian wymiarów powoduje zmiany mikrostruktury : stanu naprężeń , właściwości . Całokształt tych zmian określa się ,, zgniotem „” . Odkształcenie następuje głównie poprzez poślizg , zachodzący wzdłuż płaszczyzn i kierunków łatwego poślizgu , typowych dla struktury krystalicznej kryształu . Zgniot powoduje rozdrobnienie ziaren metalu na odłamki . Badania miękkiej stali po przeróbce na zimno w różnym stopniu , wykazują że w miarę wzrostu stopnia przeróbki , wytrzymałość na rozciąganie Re zwiększa się, a wydłużenie maleje . Dostatecznie duże gnioty doprowadzają do zgodności określonego kierunku krystalograficznego z kierunkiem największego odkształcenia , czyli do statycznie uprzywilejowanej orientacji ziaren - do utworzenia tekstury odkształcenia . Tekstura wywołuje anizotropie właściwości , głównie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia . Zmianom mikrostruktury towarzyszy pojawienie się naprężeń własnych wywołanym nierównomiernym odkształceniom metalu .Wyróżmiamy naprężenia : -podmikroskopowe I rodzaju ( spowodowane odkszałceniami wewnątrzkrystalicznymi ) -mikroskopowe II rodzaju ( odkszałcenia międzykrystaliczne np.; obroty) - makroskopowe III rodzaju(między warstwami metalu , spowodowane nierównomiernym odkszałceniem na przekroju metalu ) . Pytanie nr : 20 Pojecie i etapy rekrystalizacji Rekrystalizacja- obejmuje Wszystkie zmiany , procesy związane z ruchem szerokokątnych granic ziaren , w wyniku których następuje zmiana wewnętrznej orientacji . W wyniku tego następuje wzrost ziarn . Warunkiem rekrystalizacji jest stopień odkształcenia metalu , większy od tzw. Odkształcenia krytycznego . Obserwujemy kilka rodzajów rekrystalizacji . Etapy rekrystalizacji : zdrowienie 2. rekrystalizacja pierwotna rekrystalizacja równomierna rekrystalizacja wtórna Zdrowienie - proces wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej , dzięki wzajemnemu oddziaływaniu . Podczas zdrowienia zachodzi ; dyfuzja i anihilacja defektów punktowych ;anihilacja dyslokacji o przeciwnych wektorach ;kurczenie się pętli dyslokacyjnych ;Proces polega na częściowym zaniku naprężeń wewnętrznych i zniekszaceń siatki przestrzennej w metalu odkształconym na zimno . Rekrystalizacja pierwotna - występuje bezpośrednio w odkształconym metalu i jest procesem powstawania nowych zarodków , wolnych od nadmiaru defektów ziarn , które następnie rozrastają się kosztem odkształconej osnowy . Polega na tworzeniu się zarodków nowych ziarn i ich rozroście . Zachodzi w skutek migracji szerokokątnych granic ziarn . Rekrystalizacja równomierna - polega na wzroście średniej wielkości ziarn ; zależy od : zróżnicowania wielkości i kształtu ziarn ; temp.; dążenia układu do zmniejszenia energii swobodnej :Jest to wzrost selektywny : rosną ziarna większe , a mniejsze zanikają . Rekrystalizacja wtórna - zachodzi w wysokiej temp. i stanowi specjalny przypadek rozrostu ziarn , w których selektywnemu rozrostowi ulęgają tylko niektóre z zrekrystalizowanych ziarna , a po całkowitej rekrystalizacji wytwarza się gruboziarnista struktura -krucha ; odmienna od pierwotnej . Temp rekrystalizacji :Tr = ( 0,3-0,6)Tt Pytanie nr : 21 Pojęcie i podział stopów metali. Stop- substancja dwu lub wielo składnikowa , makroskopowa wykazująca właściwości mataliczne w której co najmniej jeden ze składników jest metalem . Podział stopów : jednofazowe , wielofazowe ; wszystkie stopy powstają w wyniku rekrystalizacji . Stopy metali są bardziej dogodne są bardziej wytrzymalsze i twardsze , tańsze od czystych metali, moga mieć też cenne właściwości fizyczne i chemiczne , można osiągnąć też poprawę właściwości technologicznych . Większość stopów można otrzymać przez stopienie ze sobą czystych metali przez redukcję rud zawierających składniki stopu , przez dyfuzję składników w stanie stałym , przez sprasowanie składników w stanie sproszkowanym i następnie spiekanie , wreszcie prze elektrolizę wodnych roztworów odpowiednich metali przy jednoczesnym osadzeniu na katodzie obydwu składników W stopach dwuskładnikowych w zależności od poszczególnych pierwiastków w dwuskładnikowych układach równowagi obserwuje się :rozpuszczalność nieograniczoną w stanie ciekłym , a w stanie stałym rozpuszczalność nieograniczoną lub rozpuszczalność ograniczoną Jeżeli obydwa metale mają temp. topnienia zbliżone , to na ogół stopy z nich tworzone maja niższą temp. topnienia od temp. topnienia obydwu składników Pytanie nr 22 Podział roztworów stałych . Roztwór stały jest jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej. Roztwór stały podstawowy- to roztwór którego rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu. Roztwór stały wtórny - roztwór którego rozpuszczalnikiem jest faza metaliczna . Podział: ciągłe- w których występuje nieograniczona rozpuszczalność składników w stanie stałym graniczne- o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym . Pytanie nr :23 Reguła tworzenia roztworów stałych . (Hume -Rothego) Roztwór stały - występuje wtedy gdy w strukturze kryształu obok atomów podstawowych występuja atomy innego pierwiastka . 1 . Reguła elektrowartowości ujemnej. Im jeden składnik jest bardziej elektrododatni , a drugi elektroujemny tym większa skłonność do tworzenia faz międzymetalicznych 2. Reguła wielkości atomów . Jm większa różnica wielkości promieni atomów rozpuszczalnika i składnika rozpuszczalnika tym mniejszy zakres rozpuszczalności . Gdy stosunek promieni atomowych jest mniejszy od 1,08 powstają roztwory stałe ciągłe . Gdy stosunek promieni atomowych jest większy od 1,15 powstają roztwory stałe graniczne o rozpuszczalności mniejszej od 1% . 3.Reguła typów sieci :gdy składniki mają ten sam typ sieci możliwe jest powstanie roztworów stałych ciągłych , w innym przypadku powstają roztwory stałe graniczne . 4.Reguła względnych wartowości : metal o mniejszej liczbie elektronów walencyjnych łatwiej rozpuszcza metal o większej liczbie elektronów walencyjnych nią odwrotnie . Dotyczy to miedziowców (Cu, Ag, AU)z innymi metalami. Pytanie nr :24 Pojęcie i podziała faz międzykrystalicznych. Faza- cześć układu , która ma wewnątrz jednakowe własności i oddzielona jest od reszty układu powierzchnia podziału nosząca nazwę granice faz . Rys. W wyniku krzepnięcia stopów otrzymujemy : roztwory stałe , fazy międzymetaliczne . Fazy międzymetaliczne Powstaja w wyniku połączenia metal- metal, lub metal- niemetal . Cechy faz międzymetalicznych : -struktura krystaliczna fazy różni się od struktury każdego ze składników .; -atomy każdego ze składników wykonują u[porządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej ( faza międzymetaliczna ma określona budowę krystaliczną ) ;- w oddziaływaniach pomiędzy metalami przeważa wiązanie metaliczne . ;-wzajemne stosunki ilościowe składników rzadko odpowiadają wartościom chem. pierwiastków jakie wykazują one w związkach chemicznych . Fazy międzymetaliczne oznacza się wzorem : Am Bn , np. Cr23 C7 . W fazach tych przy ściśle określonym stężeniu składników jak również w pewnym zakresie stężeń i wtedy tworzą roztwory stałe równo węzłowe , międzywęzłowe i pustowęzłowe. Fazy równo węzłowe Fazy eletkronowe-różnowęzłowy roztwór stały - powodują wyraźne właściwości metaliczne , strukturze fazy warunkuje stężenie elektromowe. ; fazy Laswrsa- tworza je pierwiastki o stosunku promieni. ra/rb =1,225 . A b2 - ogólny wzór Lawersa. ; fazy międzywęzłowe-tworzą się pomiędzy metalami przejściowymi a metaloidami Fazy międzymetaliczne - o strukturach stałych (m4x, m2x ,mx, mx2), fazy o strukturach złożonych (BORKI, azotki, węgliki żelaza, kobaltu, manganu, niklu chromu. ) Pytanie nr: 25 Pojęcie dyfuzji ; I i II prawo Ficka Dyfuzja - jakakolwiek względna zmiana położeń atomów w sieci zachodzące pod wpływem wzbudzenia termicznego w ośrodku stacjonarnym. Jest aktywowanie cieplne transportem atomów przez materię . Proces obserwuje się we wszystkich stanach skupienia . Początkowo myślano że siłą napędową dyfuzji jest gradient stężenia . Procesy dyfuzyjne są nieodwracalne i towarzyszy im wzrost stopni układu . Dyfuzja rządzą prawa Ficka Teoria Ficka przy założeniu obecności gradientu stężenia , przyjmuje się za miarę skuteczności procesu strumień dyfuzyjny I dany jest zależnością : I = -D dC/dx D - współczynnik dyfuzji dC/dx -gradient stężenia dyfuzyjnego pierwiastka . . Znak minus wynika z przyjęcia kierunku dyfuzji za dodatni , przy odwrotnym kierunku gradientu stężenia . Współczynnik dyfuzji zależy od rodzaju dyfuzyjnego pierwiastka , struktury krystalicznej materiału , w którym dyfuzja zachodzi , oraz od temp. D = Do exp. -Q/k*T Do- stała zależna od sieci krystalicznej k-stała Baltzmana 1,34*10^-23 J*1/K G energia aktywacji atomu T- temp. w sieci bezwzględnej dyfuzja przyjmuje dwa zjawiska : dyfuzję (właściwą ) oraz samo dyfuzję .II -prawo Ficka dC/dt =Dd/dx (dC/dx) zmiana stężenia w czasie zależy od gradientu i współczynnika dyfuzji. Mechanizmy dyfuzji: -wakansowy-atomy przemieszczają się drogą wymiany z wakansami -międzywęzłowy- atomy międzywęzłowe przemieszczają się do sąsiednich luk ; po granicach ziarn ; przez dyslokacje . Szybkość dyfuzji jest większa w materiale drobnoziarnistym niż w gruboziarnistym , różnica jest większa w niskich temp. , a mniejsza w wysokich . Pytanie nr : 26 Reguła faz Gibssa . Reguła faz służy w metaloznawstwie do teoretycznego sprawdzenia wyników badań stopów metali i uzasadnienie doświadczalnych krzywych chłodzenia oraz wykresów równowagi . Równowaga fazowa - jest to współistnienie w stanie równowagi termodynamicznej stosunek ilościowy faz . Reguła faz Gibssa należy do podstaw chemii fizycznej. W ogólnej postaci określa ilość stopni swobody Z , tj. . liczbę wielkości , których zmiana nie narusz układu równowagi (temp. ciśniecie ), nie powoduje naruszenie lub powstanie nowych faz . Z = S- f +1 S- liczba składników , f- licz ba faz Z- liczba stopni swobody Przy Z=0 układ jest niezmienny , bez naruszania równowagi między fazami nie można zmienić temp. , ani stężenia żadnej fazy . Przy Z =1 układ jednoimienny , możemy zmienićś temp. lub stężenie jednej fazy. Przy Z=2 układ dwumienny . Liczba składników -substancje proste lub złożone z ,których w określonych warunkach mogą tworzyć Wszystkie fazy danego układu . Pytanie nr :28 Układ równowagi żelazo -węgiel. Na osi poziomej wykresu równowagi Fe-C odkłada się zawartość węgla (100% Fe-C -6,67%C) , na osi pionowej temperaturę. Każdy punkt wykresu przedstawia określony stop przy określomej trmp. .Wykres stopów Fe-C jest wykresem złożonym . Przemiany w tych stomach przebiegają bowiem nie tylko w czasie krzepnięcia ciekłego stopu , lecz również w stanie stałym wskutek przechodzenia żelaza z jednej odmiany w drugą . Górna część wekresu powyżej liniABCD jest krzywą początku krzepnięcia stoów w Fe -C , stopy znajdują się w stanie ciekłym . Temp. 1539oC to temp. Krzepnięcia i topmięcia czystego żelaza . Stop eutektyczny zawierający 4,3%C , również topi się i krzepnie w punkcie eutektycznym ,, C ” przy stałej temp. 1139^oC . W stanie stałym ma on charakterystyczną ziarnistą strukturę eutektyki -LEDEBURYT Wszystkie pozostałe stopy topią się i krzepną stopniowo w pewnym zakresie temp. wzdłużżż prostej AB wydziela się początkowo z ciekłego stopu roztwór stały δ , który przy temp. 1492^oC ulega przemianie peryktektycznej na poziomej HIB Pozostały ciekły stop reaguje wówczas z roztworem stałym , tworząc w punkcie J sam AUSTENIT ( δ ) , na lewo od ,, J „” AUSTENIT + ROZTWÓR STAŁY δ , na prawo AUSTENIT + CIEKŁY STOP . Na prawo od punktu ,,B„wzdłuz prostej BC oraz poniżej niej wydzielają się stopniowo ciekłego stopu kryształy austenitu , bogatego w trudniej topliwe żelazo , pozostały ciekły stop wzbogaca się tym o węgiel . Tego rodzaju przebieg krzepnięcia cechuje krzywa JE , poniżej której stopy składają się wyłącznie z kryształów austenitu γ . Krzepnięcie stopów zawierających 2-4,3%C kończy się na prostej EC , wzdłuż której pozostały jeszcze ciekły stop o składzie eutektycznym przekształca się przy stałej temp. w LEDEBURYT . W ten sposób poniżej EC struktura krzepnięcia skład a się z austenitu i ledeburytu . Stopy zawierające od 4,3 -6,67%C zaczynają krzepnąć wzdłuż krzywej CD. Wydzielają sięprzy tym kryształy pierwotnego cementytu wskutek czego pozostały ciekły stop ubożeje w węgiel . Kryształy cementytu wydzielają się w miarę spadku temp. Aż do prostej CF , na której pozostały ciekły stop osiągnowszy , skład eutektyczny krzepnie przy stałej temp. Po zakrzepnięciu stopy o zawartości powyżej 4,3 %C mają strukturę γ , złożoną z CEMENTYTU i LEDEBUTYTU . Dolna część wykresu .Linia GS określa początek wydzielania się ferrytu z austenitu . Z przebiegiem jej wynik, że temp. powstawaniwa ferrytu wynoszcego dla czystego żelaza 910^oC spada do temp. 723^oC dla stopu zawierającego 0,80%C ferrt zawiera najmniej 0,025%C , toteż wydzielanie się go z austenitu wzdłuż lini GS , w stopach pozostałych poniżej 0,8%C powoduje wzrost zawartości węgla w austenicie i osiągnie 0,80%C ( punkt S ) , na lini PS zachodzi przeniana euktoidalna : austenit o składzie 0,80%C przemienia się w PERLIT . W punkcie S oraz wzdłuż lini PS przebiega przeniana w której wyniku austenit przekształca się w PERLIT . Perlit nie jest eutektyką lecz eutektoidem , bo powstaje z roztworu stałego , a nie z ciekłego stopu . Linia ES jest granicą pozpuszczalności węgla w austeicie , malejąca w miarę spadku temp.od 2,0%C przy 1130^oC do 0,80%C przy 723^oC Linia ES jest początkiem wydzielania się cementytu wtórnego , podczas chłodzenia austenitu zawierającego0,80%C W miarę wzrostu wydzielania się bogatego w węgiel cemen-tytu do prostej PSK . Wzdłuż prostej PSK przebiega we wszystkich stopach przeniana perlityczna z austenitu wyłania się perlit . Krzywa PQ odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w ferrycie , w miarę spadku temp. Maleje do 0,080%C przy 20^oC . Wzdłuż PQ wydziela się trzeciorzędowy cenentyt . Wewnątrz OGPQ struktura stopów składa się wyłącznie z ferrytu .W obszar AHN stop ma stukturę ferrytu α(δ). AB - likwidus , początek wydzielania się fazy α(δ) BC- likwidus , początek wydzielania się fazy γ CD. -likwidus początek wydzielania się cementytu pierwotnego AH solidus koniec krzepnięcia fazy α(δ) HJB- linia przemiany peryktycznej ciecz + roztwórα(δ)=roztór γ JE solidus , koniec krzepnięcia roztworu γ DF-solidus , wydzielanie się cementytu pierwotnego ECF- linia przemiany eutektycznej ciecz = roztwór γ + cementyt HN- początek przemiany alotropowej α(δ) w γ JN- koniec przemiany alotropowej α(δ) w γ ES- początek przemiany cementytu wtórnego GOS- początek przemiany alotropowej γ w α GMP- koniec przemiany alotropowej γ w α PSK-linia przemiany eutektoidalnej roztwór γ = roztwór α +cementyt PQ - początek wydzielania się cementytu trzeciorzedowego Pytanie nr 29 Charakterystyka :ferrytu , austenitu , cementytu, perlitu , ledeburytu, i ledeburytu przemienionego. austenit -są to roztwory stałe w żelazie γ, powyżej temp. 910 ;jest to roztwór międzywęzłowy , luki oktendrytyczne maja kształt kulisty , powoduje to większą rozpuszczalność ; nie można go zobaczyć tylko pod mikroskopem ; rm-do 800mpa ;twardość -200hb ; atomy węgla znajdują się narożnikach elementarnego sześcianu i w środku każdej jego ściany . mikrostruktura austenitu składa się z charakterystycznych jednorodnych ziaren , w których występuja tzw. bliźniaki . austenit jest niemagnetyczny , ciągliwy i przy próbie rozciągania wykazuje duże równomierne wydłużenie próbki. ferryt- roztwór stały w żelazie α, międzywęzłowy , atomy węgla umieszczają się w lukach , występuje umocnienie w stosunku do żelaza ; rm-300mpa ; twardość- 80 hb ; ferryt ma sieć przestrzennie centryczną , ma niska granicę sprężystości , niewielką twardość , duże wydłużenie , przewężenie , udarność . w temp. 770 temp. Curie żelazo α staje się ferromagnetyczne perlit - mieszanina euktoidalna , powstaje z austenitu (0,77%c), ma budowę płytkową , cementyt ,ferryt stosunek grubości płytek 7 i 1 ; występuje powyżej temp.723 ; płytki cementytu w perlicie odbija światło w sposób swoisty ; właściwości mechaniczne perlitu zależą od stopnia rozdrobnienia (dyspersji)cząsteczek cementytu. perlit jest składnikiem węglowych stali wyżarzonych , jak również surówek szarych , w których sam lub łącznie z ferrytem stanowi osnowę w której znajduje się grafit . pod małym powiększeniem perlit wygląda jak składnik jednorodny. Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierająca 4,3%c trwała w temp. od 723 do 1135 ; jest bardzo trwały i kruchy , twardość -400 hb , w temp. 723 powstaje ledeburyt przemieniony występuje jako składnik surówek i żeliw białych podeutektycznych , eutektycznych , nadeutektycznych oraz surówek i żeliw połowiczych . ledeburyt przemieniony -mieszanina perlitu i austenitu , utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytem w perlit , powyżej temp.723 cementyt- węglik żelaza fe3c , o zawartości węgla 6,67%, może występować w trzech odmianach pierwotny (powstaje z cieczy , jeśli jest w niej więcej niż 4,3%c), drugorzędowy (powstaje podczas chłodzenia austenitu),trzeciorzędowy (powstaje z ferrytu wydzielający się wzdłuż lini pq , twardość -750hb, 65hrc , wyróżnia się kruchością jest odporny na trawienie , ma wygląd błyszczący . w normalnej temp. jest on ferromagnetyczny i dopiero po nagrzaniu do temp. 210 staje się paramagnetyczny i takim zostaje już do temp. topnienia . Pytanie nr :33 Podział i charakterystyka staliw węglowych . Staliwa - są to odlewy części maszyn i urządzeń , podlegające dużym obciążeniom i pracujące w środowiskach nieagresywnych w temp. do 600. Klasyfikacja staliwa jest identyczna jak stali ; staliwa maja duży skurcz odlewniczy 1,6-2,1% i wymagają odlewania tylko do formy w temp. 1600-1700 C ; wytrzymałość i plastyczność jest nieco mniejsza od stali ; własności mechaniczne staliwa poprawia obróbka cieplna , poddaje się ujednorodnieniu w temp. 1050-1150 C , dla zmniejszenia segregacji dendrytycznej , ale zabieg poprawia wzrost ziarna austenitu . Podział staliw : zwykłej jakości - odbierane na podstawie właściwości mechanicznych staliwa niskowęglowe -0,1-0,25%C używa się na silnie obciążone odlewy i koła elektrowozów , wagonów , koła jezdne skrzynie rozrządu , korpusy pras , młotów staliwa wyższej jakości -odbierane na podstawie właściwości mechanicznych i składu chemicznego ; gatunki;200-400w 230-450w, 270-480w , 340-550 w. Staliwa wysokowęglowe - 0,4-0,6%C używa się na odlewy bardzo silnie obciążone i narażone na ścieranie : koła zębate napędów . staliwa średniowęglowe -0,2-0,4%C używa się na odlewy przenoszące niewielkie albo udarowe obciążenia i korpusy silników elektrycznych , ty lnice kadłubów statków , stery , kotwice . Budowa staliw : globalna (ziarnista ) ; Widmanstanhena -iglasty ferryt na tle perlitu . Pytanie nr :35 Modyfikacja żeliwa Modyfikacją - nazywamy proces oddziaływania na proces grafityzacji Pytanie nr : 36 Żeliwo sferoidalne - oznaczenie , właściwości , zastosowanie Żeliwo sferoidalne - polega na dodaniu do kąpieli magnezu lub cezu w celu wymuszenia wydzielania grafitu w postaci sferoidalnej ( kulistej) W zależności od osnowy rozróżnia się żeliwo sferoidalne ferrytyczne , perlityczne Właściwości : własności zbliżone do staliwa własności plastyczne najmniejsze gdy ma strukturę ferrytyczno-perlityczna tłumi drgania dobre właściwości plastyczne wytrzymałościowe Przez odpowiednią obróbkę cieplna można podnieść , lecz kosztem własności wytrzymałościowych własności plastyczne Żeliwo o osnowie perlitycznej ma wytrzymałość na rozciąganie i twardość największą ; o osnowie ferrytycznej najlepsze właściwości plastyczne Zastosowanie : części maszyn części konstrukcji samochodowych i traktorowych ; wały korbowe ; wały rozrządcze ; pierścienie ; pierścienie tłoczkowe ; w budowie obrabiarek : na koła zębate ; cylindry wrzeciona , korpusy można stosować jako odkuwki stalowe części konstrukcyjnych . Gatunki : 350-22 ; 400-18 ; 400-15 ; 450-10 ; 500-7 ; 550-3 ; 600-2 ; 700- 2 ; 800- 2 ; 900-2 . Pytanie nr 37 Żeliwo ciągliwe -oznaczenie , właściwości , zastosowanie . Podział żeliwa ciągliwego : białe ; szare ; perlityczne Żeliwo ciągliwe-odlewa się jako żeliwo białe , które wyżarza się w celu rozłożenia cementytu na grafit i żeliwo , czemu może towarzyszyć częściowe odwęglenie żeliwa . W wyniku wyżarzania powstaje plastyczne i dobrze obrabialne żeliwo ciągliwe . Zastosowanie:Walce ; w budowie samochodów ; wagonów ; maszyn rolniczych ;do produkcji armatury Właściwości : dobra ciągliwość , skrawalnośc udarnośc , podczas odlewania wykazuje duży skurcz , Metody otrzymywania żeliwa ciągliwego : amerykańska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej , następnie zmiqna postaci występowania węgla bez zmiany jego ilości ; otrzymujemy żeliwo ciągliwe szare ( ciemny przełom) Fe^3C=2Fe+ C europejska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa bisłego w atmosferze dzięjki czemu następuje rozkład cementytu i modyfikowanie jego częsci do atmosfery ; otrzymuje się żeliwo białe (jasny przełom) Zeliwo ciągliwe perlitycznie - otrzymuje się w wyniku wyżarzania z żeliwa białego w atmosferze obojętnej i w temp. 900-1050oC w czasie 15h i chłodzeniu w powietrzu . Przykład oznaczenia : CŻ-37-12( ferrytyczne ); CŻ30-3(perlityczne) Pytanie nr :38 Definicja i cel stosowania wyżarzania :normalizującego , zupełnego, izotermicznego, ujędrniającego . Głównym celem wyżarzania jest polepszenie skrawalności tłoczności stali. Usunięcie wad wewnętrznych i nadanie im drobnoziarnistości oraz polepszenie ich własności plastycznych. Wyżarzanie zupełne -polega na nagrzaniu próbki do temp. 30-50 C powyżej prostej GSK z wygrzewaniem e tej temp. i na powolnym chłodzeniu wraz z piecem . Do wyżarzania zupełnego stosuje się piece z wysuwanym trzonem . Przez ten rodzaj otrzymujemy strukturę e drobnoziarnista , uwolniona od naprężeń wewnętrznych , stal staje się miękka i ciągliwa , zmniejsza się twardośc . Prze wyżarzanie przedmioty układa się w skrzyniach , które wypełnia się piaskiem . Najlepsze wyniki uzyskuje się stosując atmosferą ochronną . Wyżarzanie ujędrniające - Takiemu wyżarzaniu poddaje się wlewki lub odlewy ze stali chromowo-niklowych , manganowych . celem jest ujędrnienie składu chemicznego , obniżenie zawartości gazów , zwiększenie jednorodności struktury . Polega na nagrzaniu bliskiej temp. solidus 1000-1200 , długotrwałym wygrzewaniu , aż do zajścia dyfuzji w celu wyrównania składu chemicznego i chłodzenie w powietrzu . Wyżarzanie normalizujące - polega na nagrzaniu próbki stali podeuktoidalnej lub staliwa do temp.50 powyżej A3 , a stali nadeuktoidalnej powyżej Acm , wygrzaniu w tej temp. w czasie potrzebnym do osiągnięcia roztworu stałego węgla w żelazie γ(austenitu) i następnym chłodzeniu w spokojnym powietrzu . cel: otrzymanie równomiernej i rozdrobnionej struktury . Polepsza własności mechaniczne w pewnych przypadkach poprawia podatność ich do obróbki mechanicznej przez skrawanie . Wyżarzanie izotermiczne - polega na nagrzaniu stali do stanu austenitycznego , przyśpieszonym chłodzeniu do temp. leżącej w zakresie przemiany perlitycznej i wytrzymaniu w tej temp. wystarczająco długo dla całkowitego zakończenia przemiany , a następnie chłodzeniu w powietrzu . Ten rodzaj pozwala na skrócenie czasu wyżarzania stali stopowych z 15h do 4h oraz na osiągnięcie znaczne lepszej skrawalności za pomocą prostych i szybkich zabiegów . cel :zmniejszenie twardości stali . Pytanie nr: 41 Charakterystyka przemiany martenzytycznej. Przemiana ta inaczej- przemiana bez dyfuzyjna Przemiana zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp. Ms (niższa niż 200) , przy chłodzeniu z prędkością większa od krytycznej. Warunkiem zajścia przemiany jest ciągłe obniżanie temp W zakresie Ms - .Mf , gdzie s- start , F finisz . Rys Prędkość krytyczna - Vk - najmniejsza prędkość chłodzenia przy której następuje ta przemiana . Zarodkami w przemianie martenzytycznej mogą być : Źródła Franka -Read'a ; pętle dyslokacji ;dyslokacje śrubowe ułożone równolegle . Podczas przemiany następuje skoordynowanie przemieszczenie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedziczonych z austenitem . Wszystkie atomy ulęgają ( o ułamek odległości międzywęzłowej ) przemieszczeniu względem atomów sąsiednich . Granice ziarn martenzytu położone są wzdłuż nieodkszkałconej i nie ulegającej powrotowi płaszczyzny zwanej płaszczyzną Habitus ( niezmienną ). Rys . Morfologia martenzytu: martenzyt listowny - występujący w większości stopów Fe-C . Cechuje się duża gęstością dyslokacji -wewnątrz listwy. Grubość listew wynosi 0,1-3μm . Pomiędzy listwami występuja granice wąskoskośne lub bliźniacze . Listwy tworzą pakiety oddzielone od siebie granicami szerokokątnymi. Rys. Martenzyt płytkowy- powstaje w nielicznych stopach Fe-C . Płytki maja kształt zbliżony do soczewek . Austenit szczątkowy- objętość właściwa martenzytu jest 0 5% większa od objętości austenitu ; podczas przemiany martenzytycznej pozostaje pewna ilość austenitu , w którym występują naprężenia ściskające , hamujące lub uniemożliwiające jego przemianę . rys Pytanie nr: 42 Charakterystyka przemiany bainitycznej . Jest to przemiana mieszana ( pośrednia ) - dyfuzyjna i bez dyfuzyjna . Zachodzi w zakresie temp. 500-200 . Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczenie węgla w austenicie do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel w pobliżu granic dyslokacji . W obszarach przechłodzonego austenitu o małym stężeniu węgla i wysokiej temp. Ms zachodzi bez dyfuzyjna przemiana martenzytyczna . W obszarach o dużym stężeniu węgla zachodzi dyfuzyjny proces wydzielania się bardzo drobnych węglików , w wyniku tego tworzą się nowe obszary niskowęglowego austenitu ulegające dyfuzyjnej przemianie martenzytycznej . Z martenzytu podczas dalszego chłodzenia następuje wydzielenie cementytu i węglika *, a osnowa staje się ferrytem przesyconym węglem . Rozrost bainitu kontrolowany jest szybkością dyfuzji węgla w austenicie , a nie szybkością przemiany martenzytycznej . Morfologia bainitu . Bainit górny - (pierzasty) powstaje w zakresie temp. 550-400 . Skład się z ziarn ferrytu przesyconego węglem i drobnodysporcyjnych węglików oraz austenitu szczątkowego. Rys. Bainit dolny - (iglasty) powstaje a zakresie temp.400-200 . Składa się z ferrytu w postaci listwowej przesyconego węgla , płytkowych węglików w równoległych rzędach ściśle zorientowanych względem listew ferrytu oraz austenitu szczątkowego Rys. Twardość bainitu ok. 400HB Pytanie nr : 43 Rodzaje i cel stosowania odpuszczania . Odpuszczaniem. - nazywa się zabiegi polegające na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temp. punktu przełomowego Ac1 723oC , wygrzaniu w tej temp. , a następnie powolnym lub szybkim chłodzeniu . Odpuszczanie w niskiej temp. - przeprowadź się przy temp. 300 C .Głównym celem jest usunięcie naprężeń wewnętrznych przy jednoczesnym zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie . W odpuszczaniu nie ma wyraźnego przejścia od jednej do drugiej struktury ; jest szereg przemian przejściowych . Odpuszczanie w średnich temp - od 250-500 C , ma na celu uzyskanie wysokiej sprężystości przy dostatecznej ciągliwości utrzymanie wysokiej wytrzymałości . Odpuszczanie w wysokich temp. -w zakresie temp. 500-Ac1. ma na celu uzyskanie bardzo wysokiej udarności przy możliwie jeszcze dobrej wytrzymałości Odpuszczaniu towarzyszy złożony prosec subtelnuch zmian strukturalnych . W celu odpuszczania piece wyposaża się w specjalne wentylatory w celu wytworzenia specjalnej atmosfery podczas odpuszczania , korzysta się z kąpieli solnych , olejowych lub piaskowych . Odpuszczanie wysokie w temp.- 500-650 C ; udarność Pytanie nr 45 Zjawisko kruchości odpuszczania Kruchość odpuszczania -zjawisko przejawiające się zmniejszeniem udarności w stalach nisko i średnio stopowych odpuszczonych w zakresie 400-600 temp. w szczególności 500-525temp. Stale zahartowane i odpuszczone w identyczny sposób po odpuszczeniu chłodzone w oleju i wodzie uzyskują znacznie większą udarność niż stale chłodzone po odpuszczaniu w powietrzu . Zjawisko to dotyczy stali: mangamowych , chromowych, chromowo-niklowych. Sądzi się że zjawisko kruchość odpuszczania spowodowane jest segregacją manganu , chromu , niklu na granicach ziaren austenitu i ferytu .Kruchość odpuszczania zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń , dodatki molibdenu wolframu szybkie studzenie . Nieodwracalna kruchość odpuszczania - występuje przy odpuszczaniu w zakresie 200-300 C i zwana jest kruchością 300 związana jest z rozpuszczaniem się węglika *w osnowie martenzytu odpuszczonego co powoduje wzrost węgla i wzrost naprężeń sieciowych oraz zarodkowanie cementytu na dyslokacjach i segregacja fosforu , cyny . Zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń oraz odpuszczanie e temp. niższych od 200 wyższych od 400 . Pytanie nr 46 Nawęglanie stali sposób i cel . Nawęglanie- proces nasycania warstwy powierzchniowe stali węglem . Polega ono na nagrzaniu stali w odpowiednim ośrodku do temp. powyżej Ac3 i wygrzaniu w tej temp. przez pewien czas wystarczający , aby zaszła dyfuzja węgla w stal aż do żądanej grubości warstwy i następnie na powolnym chłodzeniu . Proces nawęglania wiąże się z rozpuszczalności węgla w żelazie . Na skutek nawęglania wytwarza się w warstwie powierzchniowej struktura nadeuktoidalna lub euktoidalna . Celem procesu jest otrzymanie warstwy odpornej na zużycie i naciski powierzchniowe . Proces ten może być realizowany w ośrodkach ;gazowych ;cieczowych . wady nawęglania : występowanie warstwy siatka cementytu drugorzędowego , gwałtowne przejście struktury nawęglonej do rdzenia , pojawienie się miękkich plam . Do nawęglania stosuje się stale niskostopowe wyższej jakości (10,15,20), oraz stale konstrukcyjne do nawęglania 15H,20H ,18H . Zaletą nawęglania w ośrodku cieczowym jest możliwość bezpośredniego hartowania oraz znacznie krótszy czas procesu . Nawęglanie w gazach - atmosferę gazowa stanowią CO H2 oraz N2 H2O CH4. Odpowiednie właściwości przedmiotu nawęglonego uzyskuje się w wyniku hartowania i niskiego odpuszczania .Twardość warstwy nawęglonej i obrobionej cieplnie wynosi ponad 60HRC. Pytanie nr 47 Sposób i cel azotowania stali . Azotowanie - polega na wprowadzeniu do warstwy powierzchniowej przedmiotu stalowego zazwyczaj ulepszonego cieplnie ,, azotu „” podczas ogrzewania jej w strumieniu amoniaku ,który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych . Jest to obróbka cieplno-chemiczna Istota procesu azotowania polega na dysocjacji amoniaku na azot i wodór , którego aktywne atomy przenikają w głąb stali . Azotowanie przeprowadza się w strumieniu amoniaku podgrzanego do temp. ok.400 C który najpierw dysocjuje według równania 2NH3= 2N + 3N2. Celem azotowania jest otrzymanie dobrej odporności na działanie zmiennych naprężeń mająca dużą wytrzymałość na zmęczenie . Zwiększa odporność stali na działanie korozji atmosferycznej , wody zwykłej i słonej . Daje większa odporność na ścieranie i twardość niz. nawęglanie ; poprawia własności mechaniczne rdzenia ; niższa temp. zabiegu ; Normalnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach , które wykazują duża skłonność do tworzenia twardych azotków jak ;glin, tytan; wanad. Fosforowanie powierzchni przyśpiesza proces azotowania . Zalety ; niska temp. 480-650 C ; otrzymujemy twardą warstwę bez potrzeby hartowania co pozwala uniknąć wad . Pytanie nr : 48 Konstrukcja wykresów CTPi i CTPc C - czas ;T - temp.; p-przemiana; i- izotermiczna ; c - chłodzenie ciągłe Wykresy te umożliwiają określenie mikrostruktury stali po hartowaniu z różnymi szybkościami chłodzenia . Konstrukcja wykresu CTpi 1. austenizujemy próbkę 2 . zanurzamy próbkę w kąpieli chłodzącej o temp. niższej od Ac1 w wodzie 3 Hartujemy w wodzie 4. kolejne próbki wytrzymuje się w kąpieli chłodzącej przez różne okresy czasu , a ponieważ po hartowaniu powstaje martenzyt , więc po wytrawieniu zgładu można odróżnić ciemny perlit od jasnego martenzytu i ustalić jaki % próbki uległ przemianie . rys Pytanie nr: 49 Oznaczenie , charaktreystyka , i zastosowanie stali stopowej konstrukcyjnej : niskostopowej o podwyższonej wytrzymałości , od ulepszania cieplnego, do nawęglania , sprężynowej , łożyskowej . Znak stali: a b c d e f ; e f- ilość dodatków stopowych w % ; c d- liczba określająca rodzaj pierwiastka stopowego ; a b -liczba określająca zawartość węgla w % ; dodatki stopowe: H- chrom , G- mangan, N -nikiel, W -wolfram, F-wanad, J-aluminium,M.-molibden,S-krzem, T-ytan Przykład stali: Stal niskostopowa o podwyższonej wytrzymałości -0,1-0,2%C i około 2%manganu , podstawowy gatunek18G2. Stale te nie podlegają hartowaniu i odpuszczaniu , wykonuje się tylko wyżarzanie odprężające po spawaniu , przed spawaniem trzeba podgrzać . Zastosowanie : budowy silników , budownictwo, Stale do ulepszania cieplnego- skład chemiczny : 0,3-0,5%C ,najczęściej ok.3% dodatków stopowych. Obróbka cieplna: hartowanie po którym następuje wysokie odpuszczanie , hartowanie temp. 820-860 w wodzie lub w oleju . odpuszczanie temp.500-550 , Zastosowanie : sworznie budowa maszyn , koła zębate . Poprzez zastosowanie obróbki cieplnej następuje polepszenie właściwości mechanicznych , wytrzymałościowych , plastycznych . Wpływ dodatków stopowych: chrom-podwyższa hartowność , opóźnia procesy odpuszczania , krzem-podwyższa granicę sprężystości , nikiel-podwyższa hartowność , ciągliwość , obniż temp Przejścia w stan kruchy, molibden-zwiększa hartowność , zapobiega kruchości odpuszczania , wolfram i wanad- zwiększ a hartowność , opóźnia procesy odpuszczania . Gatunki: 30G2, 35SG ,30H ,37HS , 20HGS , 38HM , 40H2MF ,45HN . Stal do nawęglania -zaw. Węgla0,25%, Stale te cechuja się dobrą skrawalnością , odpornością na przegrzania , duża ciągliwością i mała skłonnością do odkształceń plastycznych podczas obróbki cieplnej , głównym dodatkiem stopowym jest chrom , nikiel , mangan , molibden , wolfram wanad .Obróbka cieplna : hartowanie bezpośrednio po nawęglaniu , niskie odpuszczania Gatunki: 15HGN ,17HNM ,15HN ,15HGN ,16HG ,15H . Stale sprężynowe- zawartość 0,4-0,9%C ,gł ówne dodatki stopowe;, mangan, krzem silnie umacniają ferryt , podnoszą granicę sprężystości chrom, wanad, Zastosowanie: sprężyny , resory, Odznaczają się duża wytrzymałością na zmęczenie , wysoka wytrzymałością statyczną dobrymi właściwościami plastycznymi . Gatunki: 45S , 65G ,60SG , 50HF ,50HS ,50HG ,60SGH. Po obróbce cieplnej stale można poddawać piaskowaniu , szlifowaniu , niedopuszalne są na powierzchni jakiekolwiek rysy i pęknięcia . Stal łożyskowe- oznaczenie : L , H- zawartość chromu ; .....ilość chromu w 1/10%. Skład chemiczny: 0,01%C ,1,5%Cr dodatki krzemu, manganu, . Zastosowanie : do produkcji łożysk tocznych . Gatunki:ŁH15 , ŁH15SG . Od tych stali wymaga się dużych twardości jednorodności wysokiej czystości i wysokiej hartowności (austenit szczątkowy jest nieporządny) . Obróbka cieplna ; hartowanie polega na nagrzaniu do temp. ok.,850 , austenizoawnie od 25 do 60 min. , oziębianie w oleju o temp.30-60 oziębianie w temp. ok. 10 . oraz niekiedy wymrażanie (aby usunąć austenit szczątkowy). ; odpuszczanie w temp. ok.180 w czasie ok.2h ; normalizowanie w temp. bliskiej Acm w czasie 30-60min. Stale do azotowania -skład:0,25-0,4%C ,dodatki chrom, molibden, aluminium. Azotowanie stali wykonuje się zawsze po ulepszaniu cieplnym Gatunki;38HMJ ,25H3m. ,33H3MF. Pytanie nr 50 Oznaczenie , charakterystyka i zastosowanie stali stopowej narzędziowej : do pracy na zimno , gorąco , szybkotnącej Stal narzędziowa do pracy na zimno - służą do wykorzystania na narzędzia , które nie powinny się nagrzewać . W czasie pracy w stalach tych w porównaniu z węglowymi , obserwuje się wzrost wytrzymałości na zginanie , skręcanie , wzrost hartowności oraz ciągliwości . Stale te produkuje się jako wysokowęglowe (od 0,75-2,1%C) które zawierają około12%Cr , 10%W, 2,1%V oraz średniowęglowe (0,4-0,6%C) zawierające 0,4-1,5%Cr , 0,4-2,0%W, 0,1-0,6%V . Stale wysokowęglowe służą na narzędzia gdzie jest potrzebna duża odporność na ścieranie i twardość . Dodatki stopowe nadają stali dużą hartowność i obrabialność , odporność na ścieranie dzięki tworzeniu się węglików o dużej twardości Stale średniowęglowe są stosowane do narzędzi o zwiększonej ciągliwości , odporności na obciążenia dynamiczne . Stale do pracy na zimno są dostarczane w stanie zmiękczonym w postaci odkuwek, prętów kutych i walcowatych. Oznaczenie stali to litera N . Zastosowanie : matryce do wykrojników , narzędzia pomiarowe , sprawdziany. Do tych stali zaliczamy : chromowe , chromowo-wandalowe , wolframowe , chromowo-krzemowe. Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco -na narzędzia które w czasie pracy nie ulegną zmianom kształtu i pęknięciom przy silnych dynamicznych naciskach oraz szybkim chłodzeniu i nagrzewaniu w czasie pracy . Wszelkie wady hartownicze są w nich niedopuszczalne . Stale te odznaczają się wysoka twardością nie obniżającą się nawet w czasie wzrostu temp. Skład chemiczny : (0,25-0,55%C) , 5,5%Cr , 1,1%W , 3%Mb , 2% Ni , 10%V . Służą do wyrobu form do odlewania pod ciśnieniem , kuźniarek . Oznaczenie to litera W. Przykłady : WWN1 , WNW2 , WNL, WWS , WCV . Dobór tej stli jest uwarunkowany za pomocą twardości danego narzędzia , i jego zdolności do odkształceń sprężystych w warunkach pracy . Wszystkie stale do pracy na gorąco hartuje się w oleju . Przeważnie są to stale średniowęglowe . Łatwo ulegają odpuszczaniu . Zastosowanie: sworznie wałki, koła zębate , części maszyn . Stale szybkotnące -stale zastosowane na narzędzia skrawające do obróbki skrawania , gdzie ostrze nagrzewa się do temp. 600 , bez obawy szybkiego stopienia się . Oznaczenie S , litery oznaczają dodatki stopowe, cyfry lub liczby określające ilość dodatków w % . obróbka cieplna : wyżarzanie zmiękczające 880 ; hartowanie temp. 1100-1200; odpuszczanie 530-570 . twardość po hartowaniu 64 HRC . Przykłady : SW14 , sW18 , SK5 . stale te bazują na stli chromowo- wolframowej . Skład chemiczny : 8-24%W , 3,5-5%Cr , 0,6-1,4% C do 5% Wa , do 12% Ko , do 9%Mo. Pytanie nr : 51 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie stali stopowej specjalnej : odpornej na korozję , kwasoodpornej Stale odporne na korozję- stale nie ulegające korozji atmosferycznej , wodnej , ziemnej. Oznaczenie : znak stali składa się z cyfry określającej ilość węgla w 1/10 % ; litery i liczb określających ilość w % oraz rodzaj dodatków stopowych Jeżeli na początku stoi O to oznacza że zawartość węgla nie przekracza 0,07%. Jeżeli OO to zawartość węgla nie przekracza 0,03%Głownwe dodatki stopowe to : chrom w ilości większej od 13%powoduje zmianę potęcjału elektrycznego stali z 0,6 V do 0,V i tym samym zwiększający odporność skokowo na korozję ;Tytan do 0,8%; aluminium do 0,3% ; mangan do 15 nikiel do 2% . Stale te można hartować martenzytycznie . Obróbka cieplna : hartowanie temp. 980-1100 ; chłodzenie w oleju lub powietrzu ; odpuszczanie niskie , średnie lub wysokie . Stale zawierające do ok. 17% chromu i mniej niż 0,05%C maja strukturę ferrytyczną w całym zakresie , aż do temp. topnienia . Stale o zawartości ok. 13% Cr z dodatkami azotu i niklu maja mieć w zakresie 1000-1100 strukturę dwufazową -ferryt + austenit . Wzrost zawartości węgla powoduje rozszerzenie pola austenitu . Zastosowanie : przemysł spożywczy , naftowy , papierniczy , sprężyny , noże , łopatki , turbiny . Stale kwasoodporne - podstawowe dodatki ok. 18%Cr , 8%Ni , pozostałe to Mo, Cu , S . Są to przeważnie stale chromowo niklowe , odporne na działanie kwasów azotowego, , kw. Organicznych , roztworów soli , wody morskiej , są to stale spawane w osłonie gazów szlachetnych . Maja strukturę austeniczna . W stalach tych zachodzi korozja międzykrystaliczna - polega na wydzieleniu się węglików chromu n granicy ziarn austenitu co powoduje zabużenia warstw przy granicach i tym samym spadek odporności na korozję . Metody zapobiegania korozj8i międzykrystalicznej : przesycanie w temp. 1000-1100 ; rozłożenie węgla w austenicie ; niedopuszczenie do nagrzania stali do temp. 500-800 ; wprowadzenie tytanu lub niobu w celu zwiększenia węgla w trwałe węgliki typu MC. Oznaczenie : H - pierwsza litera . Pytanie nr : 52 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie odlewniczych stopów : a.) AL.-Si b.)AL. -Mg c.)Al.-Cu . Podział stopów aluminium :rys Dzieli się je ze względu przede wszystkim na postać w jakiej znajdują zastosowanie a-do przeróbki plastycznej , a1-stopy do przeróbki plastycznej (umocnienie wydzielinowe wydzielawczo , a2- ..... (nie umacniane wydzielawczo) b- stopy odlewnicze Stop odlewniczy AL.-Si rys Stopy Al. z Si o zawartości bliskiej eutektycznej noszą nazwę siluminów . Modyfikacje siluminów podeutektycznych i eutektycznych polega na dodaniu do ciekłego stopu modyfikatora , którym jest -sód - najczęściej NaCl , NaF , ok. 0,5-0,8%. Sód powoduje rozdrobnienie eutektyki , a tym samym wzrost właściwości mechanicznych Czas działania modyfikatora -do 40 min. Modyfikacja siluminów nadeutektycznych polega na dodaniu do stopu fosforu (PCL5) , który powoduje obniżenie i przesunięcie w prawo punktu eutektycznego , dzięki czemu stopy nadeutektyczne staja się stopami eutektoicznymi w postaci wolnych kryształów . dodatki stopowe do siluminów :magnez , w ilości do 1,5% tworzy z krzemem fazę międzykrystaliczną Mg2Si o zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym uniemożliwiającej umocnienie wydzieliczowe .; miedz- w ilości do 4% podwyższa ona odporność na wysoką temp. i polepsza skrawalnośc , powyżej 4% obniża odporność na korozję . ; mangan - (0,2-0,5%) w celu obniżenia szkodliwego wpływu żelaza tworzącego iglastą i kruchą fazę AL4Si2Fe. Siluminy charakteryzują się :dobrą lejnością , małym skurczem odlewniczym ok.1% , dobrą odpornością na korozję ; nie wykazują skłonności do pęknięcia na gorąco , odlewa się je w temp. 680-750 .Obróbka cieplna : przesycanie z temp. 500w wodzie o temp. 60 , starzenie w temp.180 przez 24 h , wyżarzanie odprężeniowe 230-350 przez 6-12 h w celu usunięcia naprężeń odlewniczych . Zastosowanie : tłoki głowice silników , elementy pomp, armatura . Charakterystyka stopów z siluminów : dobra spawalność, mała skrawalność , wysokie właściwości w temp. podwyższonej , mały wspoł. Rozszerzalności cieplnej, mały współ Tarcia , duża odporność na ścieranie . Wykres równowagi wykazuje że obydwa składniki odznaczają się całkowita wzajemna rozpuszczalnością w stanie ciekłym i że nie wytwarzają związków chemicznych . Eutektyka AL.-Si zawiera 11,6%Si ma temp . topnienia 577 .Rozpuszczalność Si maleje wraz ze wzrostem temp. Oznaczenie : AK -aluminium , krzem AK7 , AK9 , AK52 , AK11 , AK64 , AK12 Stopy AL.- Cu Stopy te zawierają do 5%Cu , oraz dodatki tytanu i magnezu , podczas odlewania maja tendencje do pękania na gorąco , co powoduje ich mniejsze zastosowanie niż siluminów .Stopy te maja budowę roztworu stałego α oraz eutektyki α + Al2Cu . Ze wzrostem zawartości miedzi w stopach Al.-Cu wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności zwiększają się , podczas gdy wydłużenie maleje , zwłaszcza w stopach hartowanych i poddanych starzeniu . Mikrostruktura stopu w stanie lanym zawierającego 3,94%Cu 0,02%Si oraz 0,02%Fe składa się z roztworu stałego i eutektyki . Obróbka cieplna : umocnienie wydzieleniowe . Zastosowanie : przedmioty o niewielkich wymiarach i prostych kształtach silnie obciążone , AM10 i AM75- tłoki , cylindry pomp, sprzęgła . Oznaczenie : AM ; AM4 , AM5 , AM10 , am75 Charakterystyka : dobra lejność, niska wytrzymałość na rozciąganie , powolne stygnięcie , dobra obrabialność cieplna . Stopy AL.-Mg Posiadają najmniejsza gęstość i największa odporność na korozję ze wszystkich odlewniczych stopów Al. zawartość Mg-4 do 11% , dobre własności wytrzymałościowe , plastyczne , dają się odlewać pod ciśnieniem . Oznaczenie : AG ; AG10 , AG51 . Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące , w temp. 450-480, Wyżarzanie odprężeniowe , w temp. 120-150 , umocnienie wydzieleniowe , przesycanie w temp. 435-w wodzie o temp. ok. 80 , starzenie sztuczne w temp 150 przez 24 h , lub naturalne przez 60 dni. Zastosowanie: Wysoko obciążone części maszyn , zastosowanie w przemyśle maszynowym, przemysł okrętowy . Pytanie nr : 53 Oznaczenie, charakterystyka , zastosowanie stopów Al. do przeróbki plastycznej. Strukturę tych stopów tworzyć powinien roztwór stały o osnowie Al. , mający ograniczona i zmienną rozpuszczalność , która umożliwia znacznie zwiększenie ich twardości i wytrzymałości po obróbce cieplnej ( hartowaniu i starzeniu ) . Są to przeważnie stopy dwu-lub wieloskładnikowe , otrzymane przez przetopienie Al. z odpowiednimi dodatkami . są to: Al.-Mn ; Al.-Mg ; Al.-Cu(durale ) ; Al.-Zn-Cu-Mg (durale cynkowe) . Stop Al.-Mn \Mn do 1,6% , mikrostruktura składa się z roztworu stałego α(roztwór stały manganu w aluminium) i wydzielenie pary międzykrystalicznej Al6Mn ; po odlaniu mają budowę gruboziarnistą i skłonność do pękania . Może się e nich tworzyć faza α(Al. Mn, Si , Fe). Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące w temp. 500 ; Wyżarzanie rekrystalizujące w temp. 350-400 ; Są one odporne na korozję oraz spawalne , wykonuje się z nich zbiorniki cieczy i gazów dla przemysłu spożywczego . Stosowane są w stanie obrobionym plastycznie na zimno lub po dodatkowym wyżarzaniu . Oznaczenie : PA ; PA1(Al. Mn1) ;PA5(Al.Mn1Mg1). Stopy Al.-Mg .Odznaczają się dobrą odpornością na korozję i na działanie wody morskiej . zawierają 1-1,5%Mg oraz niewielkie ilości manganu 0,2-1% , chromu 0,15-0,35% ,oraz tytanu 0,02-0,2% rozdrabniającego ziarno i podwyższającego odporność na korozję ; zbudowane z roztworu stałego α oraz wydzieleń fazy β Al3Mg2 , faz bogatych w mangan Al. Mg2Mn , żelazo AlFeSi oraz fazy Mg2Si. Obróbka cieplna : homogenizacja w temp. ok.200 , wyżarzanie rekrystalizujące w temp.ok.300, wyżarzanie odprężające w temp. 100-150 . Właściwości : dobra podatność do przeróbki na zimno i gorąco , spawalność ,,podatność do polerowania anodowego wykonywania powłok tlenkowych (kolorowanie) . Zastosowanie : skomplikowane odkuwki matryce , elementy do przemysłu spożywczego , budowlanego , chemicznego . Dodatek krzemu w ilości do1,5% do tych stopów pozwala umacniać je wydzieleniowo gdyż Al. tworzy z Si układ Al.-Mg2Si o zmiennej malejącej rozpuszczalności Oznaczenie : PA2 -AlMg2 , PA11-AlMg3 , PA38-AlMgSi Stopy Al.-Cu ( durale) Podział : niskostopowe-2,2%Cu ; 0,2-0,5%Mg ;0,3-0,5%Mn średniowęglowe 3,8-4,8%Cu ; 0,4-0,8%Mg ; 0,4-0,8%Mn ;wysokowęglowe 2,6-3,2%Cu ; 2,2,4%Mg ; 0,5-0,7%Mn . Durale mają budowę roztworu stałego z dużą ilością wydzielenia faz międzykrystalicznych . Zastosowanie: blachy , druty , odkuwki kształtowniki stosowane na obniżone elementy konstrukcyjne . Przed starzeniem dural jest ciągliwy . Można go dobrze walcować , kuć i tłoczyć , ale ma małą wytrzymałość na rozciąganie Właściwości mechaniczne duralu wzrastają silnie dopiero w wyniku starzenia , przy czyn największy ich wzrost zachodzi podczas starzenia w ciągu pierwszej doby po hartowaniu . Właściwości zależą od szybkości i temp. przesycania , przekroczenie zalecanej temp. powoduje znaczne obniżenie właściwości plastyczne , natomiast czas pomiędzy wyjęciem wsadu z pieca , a włożeniem go do wody nie powinien przekraczać 30 sek. , podczas starzenia zachodzą w kilku stadiach zmiany właściwości durali . Mechanizm rozpadu przesyconego roztworem stałym jest bardzo złożony i zależy od magnezu . Durale są nie odporne na korozję - platynuje się je czystym aluminium . Stopy Al.-Zn- Cu-Mg skład chemiczny : 5-8%Zn ; 0,8-2,8%Cu ; ok.3%Mg ; 0,2-0,6%Mn, 0,1-0,25% Cr, do0,08% Ty . Posiadają stuk rurę roztworu stałego α + duża ilość faz międzykrystalicznych . Obróbka cieplna : Wyżarzanie rekrystlizujce w temp. 400 , Umocnienie wydzielinowe ; przesycanie w temp. 510 wodzie prze około 15 h . Stopy te mają najwyższe właściwości mechaniczne z wszystkich stopów do przeróbki plastycznej. Wytrzymałość na rozciąganie 500-600 Mpa . Pytanie nr : 55 Rodzaje oznaczenie , zastosowanie mosiądzów do przeróbki plastycznej. Mosiądzami - nazywamy stopy miedzi z cynkiem . Wśród mosiądzów do przeróbki plastycznej -wiele z nich jest mosiądzami dwuskładnikowymi , mianowicie mosiądze o zawartości 60-96% Cu , reszta cynk. Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , lotniczy , samochodowy, . Właściwości : podatność do przeróbki plastycznej przeważnie na zimno, odporne na korozje , korozje wody morskiej , dobrze skrawalne , szczególnie o pewnej zawartości ołowiu. . Podział dwuskładnikowe , wieloskładnikowe.(specjalne),,zawierają oprócz miedzi i Zn inne dodatki ok.3%ołowiu, do2% Mn , 1,5%Fe , do2,5%Al. do 4%Si , do6,5%Ni , do 0,06% P. Są one stosowane zazwyczaj w postaci odkuwek, prętów , kształtowników , drutów rur, itp. Oznaczenie : M.-dwuskładnikowy , ..... liczba oznacza ilość miedzi w % M. (95,90, 68,52,) MM-wieloskładnikowy MA58, MO58, MA77,MC62, MK80, MM59 .Mosiądze obrobione plastycznie stosuje się w różnym stanie umocnienia , który nie jest jednak określony wielkością zgniotu . Pytanie nr:56 Rodzaje , oznaczenie , zastosowanie , mosiądzów odlewniczych. Wszystkie mosiądze odlewnicze są stopami wieloskładnikowymi , przy czym składnikami mosiądzów odlewniczych są : ołów do 4% ,mangan do 4% , al. do 3% , żelazo do 1,5% ,Si do 4,5% . Właściwości : są odporne na ścieranie i korozje , wykonuje się z nich części maszyn i armaturę . Oznaczenie : identyczne jak mosiądzów do przeróbki plastycznej. MM74(CuZN43Mn4Pb3Fe ) MM58, MK80(CuZn16Si4) ,MA67 ,MA58 .w MOSIĄDZACH TYCH OŁÓW I KRZEM POPRAWIAJA ZDECYDOWANIE LEJNOŚC , NATOMIAST Al., mangan i Fe podwyższają własności wytrzymałościowe . Mosiądz krystalizuje w sieci A1 Korozja mosiądzów : odcynkowanie -zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych o zawartości cynku powyżej 20% w roztworach zawarte są jony chloru . Ten rodzaj korozji nie powoduje zmian kształtu przedmiotu lecz obniżenie właściwości plastycznych . ; sezonowe pękanie - zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych po przeróbce plast. . na zimno , poddanych działaniu środowiska zmieniającego amoniak. Zapobiega się temu rodzajowi korozji przez wyżarzanie w temp.200-300 . Pytanie nr 58 Rodzaje , oznaczenie i zastosowanie brązów do przeróbki plastycznej. Brązami nazywamy stopy miedzi z cyną , Al. , ołowiem , Si Mn , berylem itd. Są to stopy wieloskładnikowe :7%cyny , do 6,5%Ni , do 505%Al. , do3,5%Pb , d05,5%Fe . Właściwości: duża odporność na korozję , wysokie właściwości mechaniczne odporność na działanie wysokich temp. . Zastosowanie: druty, pręty , taśmy , blachy , rury . Brązy aluminiowe do p. .p. Zawartośc od5-11% Al., oraz Fe Mn i Ni Oznaczenie B- dwuskładnikowe , BB - wieloskładnikowe ; BA1032 ,BA1044 , BA 93 BB2 , B10, B101 . Brązy brylowe- zawartość do2%Be , dodatki Ni, Co ,TI ; wykonuje się z nich sprężyny , narzędzia chirurgiczne , narzędzia w wytwórniach prochu . Brązy manganowe -zaw. 5-6% Mn , oraz dodatki Ni, Si , Al. . Brązy krzemowe- do 4,5%Si . Właściwości: duży skurcz odlewniczy dochodzący do 1,6% duża skłonność do absorpcji gazów . Zastosowanie : sprężyny , części maszyn . Pytanie nr :59 Oznaczenie , rodzaje , zastosowanie brązów odlewniczych. Główne składniki cyna do11% , ołów do 33% Al. do 11% , Si do 4,5% Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , papierniczy , lotniczy, górniczy, aparatura chemiczna . W tych brązach ołów polepsz lejność . Właściwości: dobra skrawalność odporne na korozję , ścieranie wysoką temp. Pytanie nr 61 Stopy łożyskowe - rodzaje , oznaczenie , właściwości . Jako stopów łożyskowych używamy brązów stopów o osnowie cyny i ołowiu oraz żeliw łożyskowych . Od stopów tych wymagamy następujących właściwości: dostateczna wytrzymałości na zmęczenie i właściwości mechaniczne przy temp. pracy łożyska . , odpowiednich właściwości przeciwściernych tzn. Małego współcz. tarcia , odporności na ścieranie , do cieralność i pochłaniania obcych (twardych ) cząstek. ,odpornoś na korozje . Rodzaje : ć stopy łożyskowe aluminiowe, brązy cynkowe, brązy ołowiane , łożyska trójwarstwowe, stopy z dodatkiem wapnia , o osowie ołowianej.

Pytanie nr 1 Podział i charakterystyka materiałów stosowanych w technice Metale : a.) techniczne czyste-lekkie, ciężkie , stopy ciężkie : średniotopliwe(V, fe ,Cr , Mn, Au), trudnotopliwe(Be, Ti, Sc) , łatwo topliwe(Ca , Na , Al., Mg),, wysokotopliwe(Nb, Te, Mo) b.)ceramika : szkło(krzemionka , materiał bezpostaciowy, nie na struktury krystalicznej), specjalna (wyroby stosowane w medycynie , przemyśle samochodowym), wielkotonażowa c). polimery(tworzywa wielkocząsteczkowe zbudowane z monomerów): specjalne , ogólnego stosowania rys d). kompozyty( połączenie dwóch lub więcej faz , nie rozpuszczających się w sobie , których wspólne cechy i właściwości są wyższe niż każdej z tych faz oddzielnie). Pytanie nr : 3 Charakterystyka wiązań : międzycząsteczkowego, jonowego, atomowego, metalicznego. Wiązanie międzykrystaliczne - ( Van der Waasala), występuje pomiędzy niemal wszystkimi rodzajami pierwiastków i jest wynikiem nierównomiernego rozmieszczenia elektronów na zewnętrznej powłoce ; mają znaczenie tylko gdy nie występują inne wiązania .Wiązanie jonowe - występuje pomiędzy pierwiastkami różnoimiennymi ( + i - ) ; typowy związek z wiązaniem jonowym -NaCl NaCl = Na^+ + Cl^-; charakteryzuje się występowaniem sił elektrycznych pomiędzy pierwiastkami ; kryształy o takim wiązaniu maja temp. topnienia wysoką wysoka twardość , mają właściwości plastyczne ( wysoką kruchość); w stanie stałym źle przewodzą ciepło , są izolatorami ; w stanie ciekłym źle przewodzą prąd . Są to wiązania symetryczne , o symetrii kulistej . Wiązania atomowe ( kowalencyjne ) -występuja pomiędzy pierwiastkami , które maja conajmieej jeden w połowie zapełniony poziom energetyczny (orbitę) ; siły tego wiązania wynikają z dążenia do tworzenia stabilnych obiektów elektronowych np.: Cl2 ,H2 , CH4 , CCH4 , diament ; pierwiastki z wolnymi atomami charakteryzują się wysoką twardością, bardzo wysokątemp. Topnienia , w niskich temp. są izolatorami , w wysokich temp. częściowo przewodzą prąd elektryczny . rys: Wiązania metaliczne - występuja w pierwiastkach , dla których elktrony walencyjne zajmują orbital s; teoria Drudego; Wiązanie polega na tworzeniu gazu elektronowego pomiędzy rdzeniami metalicznymi . rys: Wiązania nogą występować w materiałach równocześnie ,wtedy nazywane są wiązaniami złożonymi , występują w przyrodzie najczęściej. Pytanie nr 4 Pojęcie kryształu - typy i elementy symetrii w kryształach . Kryształem nazywamy ciało stałe , w którym atomy lub cząsteczki ułożone są w charakterystyczny sposób zachowując przestrzenna symetrię . Wszystkie cząsteczki zachowują się symetrycznie . Każdy identyczny atom sieci ma taka samą liczbę sąsiednich atomów , rozmieszczonych w jednakowej od siebie odległości . Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . Typy symetrii: -względem punktu; -wzgl. prostej; -wzgl. płaszczyzny Elementy symetrii ; środek symetrii-punkt wzgl. którego wszystkie elementy kryształu rozmieszczone są równomiernie ; oś symetrii-prosta wokół której obracając kryszał o określony kąt uzyskuje się taki sam układ krawędzi i węzłów, pojęciem osi wiąże się tzw. anizotropia kryształów ; płaszczyzna symetrii-dzieli kryształ na dwie równe części przy czym obie połowy kryształu oddalone są od pierwotnego położenia na jednakową odległość mają się do siebie tak, jak przedmiot i jego lustrzane odbicie . Pytanie nr :5 Pojęcie sieci przestrzennej , i komórki elementarnej Sieć przestrzenna - model rozmieszczenia węzłów przestrzeni , charakterystyczny dla każdego kryształu , węzły w przestrzeni maja identyczne otoczenie . rys . Komórka elementarna - Pytanie nr . 6 Układy krystalograficzne i typy sieci wg. Bravis'ea. Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . 1). Układ trójskośny występuje jedna komórka prymitywna P. - atomy w narożach 2). Układ jednoskośny typy komórek P. i C atomy na przekątnych podstaw 3). Układ rombowy typy komórek : P. C F J F - ściennie centrowana , na każdym boku J - Przestrzenie centrowana , w środku komórki 4). Układ tetragonalny typy komórek : P. J 5). Układ heksagonalny typy: P. 6). Układ romboedryczny 7). Układ regularny W tych układach krysta- lizują kryształy . Kierunek krystalograficzny - To prosta przechodząca przez dwa dowolne węzły sieci . Współrzędne tego kieru- nku odpowiadają współ- rzędnym najbliższego węzła sieci , przez który prosta poprowadzona z początku jest równoległa do rozpatrywanego kierunku . Wskaźniki płaszczyzn śieciowych: Aby je wyznaczyć należy określić punkty przecięcia płaszczyzn z poszczegó- lnymi osiami . Liczby w kierunkach są tzw. wskaźniki Millera . Pytanie nr : 7 Charakterystyka sieci A1 A2 A3: Sieć A1 -jest zbudowana z 14 atomów, jonów, z których 8 jest umieszczonych w węzłach sieci a 6 w środkach ścian sześcianu . Sieć A2 ( RPC) - posiada liczę koordynacyjną równą 8. Zbudowana jest z 9 atomów z których 8 w narożach , a 1 w środku komórki. Sieć A3 - to sieć heksagonalnazwarta( H2) - zbudowana jest z 17 atomów , 12 atomów w narożach , 2 w środku górnej i dolnej podstawy ; oraz 3 atomy wewnątrz . Liczba koordynacyjna = 12. Pytanie nr : 8 Pojęcie polimorfizmu . Polimorfizm - możliwość występowania niektórych pierwiastków w różnych stuk turach krystalicznych w zależności od warunków termodynamicznych (temp. i ciśnienia ); Gdy pierwiastek lub związek chemiczny ma więcej niż jedna strukturę krystaliczną i każda z nich jest trwała w określonym interwale temp. i pod określonym ciśnieniem to mówi się że pierwiastek wykazuje alotropię , a związek polimorfizm . Odmiany tych substancji różniące się typem sieci krystalicznej są nazywane odmianami alotropowymi lub polimorficznymi . Odmiany te oznacza się literami α β γ , które dopisuje się do symbolu pierwiastek lub związku . Podczas przemiany polimorficznej zostaje zachowany skład chem., następuje przebudowa sieci i ulegają nieciągłej zmianie właściwości fizyczne . Wśród pierwiastków alotropia jest uwarunkowana budową elektronową atomów i sprzyja jej mała różnica energii między zew. orbitalami atomu Liczba odmian jednego pierwiastka może wynosić od 1 do 6 . Żelazo przy temp. poniżej 910 ; następuje pierwsza odmiana i powyżej 1395 druga odmiana . Pytanie nr 9 Defekty sieci krystalicznej - podział i charakterystyka Defekt- odstępstwo od idealnej budowy kryształu . Najczęściej podział stosowany jest w zależności od geometrii defektu .Podział : punktowe , liniowe(dyslokacje) , powierzchniowe . Z termo -dynamicznego punktu można wyróżnić dwie grupy : odwracalne i nieodwracalne . Odwracalne - to te który stężenie w krysztale zależy od temp. oraz od ciśnienia zew. i można to stężenie zmienić przez zmianę warunków zew. ( defekty punktowe). Nieodwracalne nie zależą od temp. i ciśnienia ( liniowe , powierzchniowe) . Defekty punktowe - zaliczmy do mich wakans i atom międzywęzłowy ; wakans - puste miejsce e sieci krystalicznej . Czysty defekt wakansowy powstaje wskutek przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej na powierzchnie kryształu i nosi nazwę defektu SCHOTKIEGO . Rys : Natomiast skutkiem przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej w międzywęzłową są dwa defekty : wakans w opuszczonej przez atom pozycji i atom międzywęzłowy stowarzyszony z wakansem ;jest to nazywany defekt FRANKLA . Obydwa defekty mogą się w krysztale przemieszczać . Ruch ten nosi nazwę migracji . Defekty frankla występuja zwykle w kryształach jonowych oraz w metalach o mniejszej gęstości ułożenia atomów . Defekty liniowe (dyslokacje)-występują w materiałach polikrystalicznych , pojedynczych kryształach . Struktura w stanie równowagi nie powinna zawierać dyslokacji . Rys : Podział :dyslokacja krawędziowa -jest wynikiem istnienia w strukturze krystalicznej półpłaszczyzny sieciowej Oznaczenie dyslokacji krawędziowej ..... . Pierwszy określa dyslokację dodatnią a drugi ujemną . Dodatnia gdy dodatkowa płaszczyzna znajduje się ponad płaszczyzną poślizgu , a ujemna gdy płaszczyzna rozpościera się pod płaszczyzną poślizgu. Dyslokacja śrubowa - powstaje w wyniku przemieszczenia się części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej . Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji . W dyslokacjach śrubowych rozróżnia się ;dyslokację prawoskrętną ,,lewoskrętną (linia przesunięć będzie przesuwać się w prawo). Stwierdzono że dyslokacje śrubowe powstają w czasie wzrostu kryształu . Rys: Dyslokacje mieszane - powstają w wyniku oddziaływania dyslokacji krawędziowych i śrubowych Pytanie nr 11 Mechanizmy przemieszczania się dyslokacji . Defekt Frankla- przesunięcie atomu z węzła sieci w pozycję między węzłową i równoczesnym utworze -niu atomu międzywęzłowego i wakansu . Defekt Frankla występuje w sieciach metali o stosunkowo dużych odległościach między atomami gdyż wtedy atom może łatwo zająć miejsce w międzywęźlu . W metalach w których odległości między atomami są stosunkowo małe defekty Frankla występuja w niewielkim stopniu . Rys. Defekt Schotkiego - atom przeska - ku je w puste miejsce wakansu ; jest to brak w strukturze jednocześnie kationu i anionu . Rys: Pytanie nr: 17 Mechanizmy odkształcenia plastycznego-charakterystyka Poślizg-polega na przemieszczeniu się jednej części kryształu względem drugiej w wyniku migracji dyslokacji w płaszczyznach poślizgu i wzdłuż tych samych kierunków . Budowa obu części kryształu pozostaje nienaruszona Doświadczalnie stwierdzono że poślizgi w danej sieci krystalograficznej nie zachodzą we wszystkich płaszczyznach . Kierunkami poślizgu są wyłącznie kierunki , dla których wektory Burgersa dyslokacji są równoległe do kierunków rozmieszczenia atomów . System poślizgu -(kombinacje płaszczyzny i kierunku). Pasmo poślizgu- przypadkowe linie poślizgu rozłożone nierównomiernie i ułożone w zagęszczonych warstwach . schemat poślizgu: Bliżniakowanie - polega na jednorodnym ścinaniu kolejnych warstw atomów Bliżniakowanie . Zbliżniaszczone części kryształu są lustrzanym odbiciem kryształu macierzystego Efekt krystalograficzny jest równoważny obrotowi . Udział obu mechanizmów zależny jest od struktury kryształu . W bardzo plastycznych metalach o strukturze A1 (Al.,Cu,Ag)dominuje poślizg , a w A3 lub innych nieregularnych (Cd.,Zn,Sb)-Bliżniakowanie Rys : Pytanie nr : 18 Pojęcie umocnienia -krzywe umocnienia monokryształów o sieci A1 A2 A3 Umocnienie -spowodowane jest zmniejszeniem się zdolności przemieszczania dyslokacji wskutek ich wzajemnego blokowania oraz oddziaływania a przeszkodami tj. Granicami ziarn , wydzieleniami i atomami obcymi. Umocnienie zależy od stuktuty krystalicznej. Krzywe umocnienia dla monokryształów: Umocnienie monokryształu o strukturze A1 wykazuje trzy stadia . I stadium , łatwego poślizgu (mała i stała szybkość umocnienia) wynika ze wzrostu dyslokacji . II stadium szybkiego umocnienia (duża i stała szybkość umocnienia ) jest rezultatem oddziaływania dyslokacji w aktywnych systemach . III stadium zdrowienia dynamicznego (malejąca szybkość umocnienia )jest rezultatem zmniejszenia gęstości dyslokacji krawędziowej Monokryształy o strukturze A3 wykazują (Mg)wykazują tylko I stadium Łatwego poślizgu , a monokryształy o strukturze A2 (np.Fe) tylko III stadium Pytanie nr : 19 Zgniot . Wielkość odkształcenia plastycznego metalu dla celów technologicznych określa się tzw. Gniotem . Z= ΔA * 100% Ao A - przekrój pola poprzecznego Ao -przekrój początkowy ODKSZTAŁCENIE PLASTYCZNE - rozumie się odkształcenie trwałe powstałe w wyniku jego obciążenia i pozostaje w nim po całkowitym usunięciu obciążenia , bez naruszania materiału . Odkształcenie plastyczne poza zmianą kształtu i zmian wymiarów powoduje zmiany mikrostruktury : stanu naprężeń , właściwości . Całokształt tych zmian określa się ,, zgniotem „” . Odkształcenie następuje głównie poprzez poślizg , zachodzący wzdłuż płaszczyzn i kierunków łatwego poślizgu , typowych dla struktury krystalicznej kryształu . Zgniot powoduje rozdrobnienie ziaren metalu na odłamki . Badania miękkiej stali po przeróbce na zimno w różnym stopniu , wykazują że w miarę wzrostu stopnia przeróbki , wytrzymałość na rozciąganie Re zwiększa się, a wydłużenie maleje . Dostatecznie duże gnioty doprowadzają do zgodności określonego kierunku krystalograficznego z kierunkiem największego odkształcenia , czyli do statycznie uprzywilejowanej orientacji ziaren - do utworzenia tekstury odkształcenia . Tekstura wywołuje anizotropie właściwości , głównie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia . Zmianom mikrostruktury towarzyszy pojawienie się naprężeń własnych wywołanym nierównomiernym odkształceniom metalu .Wyróżmiamy naprężenia : -podmikroskopowe I rodzaju ( spowodowane odkszałceniami wewnątrzkrystalicznymi ) -mikroskopowe II rodzaju ( odkszałcenia międzykrystaliczne np.; obroty) - makroskopowe III rodzaju(między warstwami metalu , spowodowane nierównomiernym odkszałceniem na przekroju metalu ) . Pytanie nr : 20 Pojecie i etapy rekrystalizacji Rekrystalizacja- obejmuje Wszystkie zmiany , procesy związane z ruchem szerokokątnych granic ziaren , w wyniku których następuje zmiana wewnętrznej orientacji . W wyniku tego następuje wzrost ziarn . Warunkiem rekrystalizacji jest stopień odkształcenia metalu , większy od tzw. Odkształcenia krytycznego . Obserwujemy kilka rodzajów rekrystalizacji . Etapy rekrystalizacji : zdrowienie 2. rekrystalizacja pierwotna rekrystalizacja równomierna rekrystalizacja wtórna Zdrowienie - proces wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej , dzięki wzajemnemu oddziaływaniu . Podczas zdrowienia zachodzi ; dyfuzja i anihilacja defektów punktowych ;anihilacja dyslokacji o przeciwnych wektorach ;kurczenie się pętli dyslokacyjnych ;Proces polega na częściowym zaniku naprężeń wewnętrznych i zniekszaceń siatki przestrzennej w metalu odkształconym na zimno . Rekrystalizacja pierwotna - występuje bezpośrednio w odkształconym metalu i jest procesem powstawania nowych zarodków , wolnych od nadmiaru defektów ziarn , które następnie rozrastają się kosztem odkształconej osnowy . Polega na tworzeniu się zarodków nowych ziarn i ich rozroście . Zachodzi w skutek migracji szerokokątnych granic ziarn . Rekrystalizacja równomierna - polega na wzroście średniej wielkości ziarn ; zależy od : zróżnicowania wielkości i kształtu ziarn ; temp.; dążenia układu do zmniejszenia energii swobodnej :Jest to wzrost selektywny : rosną ziarna większe , a mniejsze zanikają . Rekrystalizacja wtórna - zachodzi w wysokiej temp. i stanowi specjalny przypadek rozrostu ziarn , w których selektywnemu rozrostowi ulęgają tylko niektóre z zrekrystalizowanych ziarna , a po całkowitej rekrystalizacji wytwarza się gruboziarnista struktura -krucha ; odmienna od pierwotnej . Temp rekrystalizacji :Tr = ( 0,3-0,6)Tt Pytanie nr : 21 Pojęcie i podział stopów metali. Stop- substancja dwu lub wielo składnikowa , makroskopowa wykazująca właściwości mataliczne w której co najmniej jeden ze składników jest metalem . Podział stopów : jednofazowe , wielofazowe ; wszystkie stopy powstają w wyniku rekrystalizacji . Stopy metali są bardziej dogodne są bardziej wytrzymalsze i twardsze , tańsze od czystych metali, moga mieć też cenne właściwości fizyczne i chemiczne , można osiągnąć też poprawę właściwości technologicznych . Większość stopów można otrzymać przez stopienie ze sobą czystych metali przez redukcję rud zawierających składniki stopu , przez dyfuzję składników w stanie stałym , przez sprasowanie składników w stanie sproszkowanym i następnie spiekanie , wreszcie prze elektrolizę wodnych roztworów odpowiednich metali przy jednoczesnym osadzeniu na katodzie obydwu składników W stopach dwuskładnikowych w zależności od poszczególnych pierwiastków w dwuskładnikowych układach równowagi obserwuje się :rozpuszczalność nieograniczoną w stanie ciekłym , a w stanie stałym rozpuszczalność nieograniczoną lub rozpuszczalność ograniczoną Jeżeli obydwa metale mają temp. topnienia zbliżone , to na ogół stopy z nich tworzone maja niższą temp. topnienia od temp. topnienia obydwu składników Pytanie nr 22 Podział roztworów stałych . Roztwór stały jest jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej. Roztwór stały podstawowy- to roztwór którego rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu. Roztwór stały wtórny - roztwór którego rozpuszczalnikiem jest faza metaliczna . Podział: ciągłe- w których występuje nieograniczona rozpuszczalność składników w stanie stałym graniczne- o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym . Pytanie nr :23 Reguła tworzenia roztworów stałych . (Hume -Rothego) Roztwór stały - występuje wtedy gdy w strukturze kryształu obok atomów podstawowych występuja atomy innego pierwiastka . 1 . Reguła elektrowartowości ujemnej. Im jeden składnik jest bardziej elektrododatni , a drugi elektroujemny tym większa skłonność do tworzenia faz międzymetalicznych 2. Reguła wielkości atomów . Jm większa różnica wielkości promieni atomów rozpuszczalnika i składnika rozpuszczalnika tym mniejszy zakres rozpuszczalności . Gdy stosunek promieni atomowych jest mniejszy od 1,08 powstają roztwory stałe ciągłe . Gdy stosunek promieni atomowych jest większy od 1,15 powstają roztwory stałe graniczne o rozpuszczalności mniejszej od 1% . 3.Reguła typów sieci :gdy składniki mają ten sam typ sieci możliwe jest powstanie roztworów stałych ciągłych , w innym przypadku powstają roztwory stałe graniczne . 4.Reguła względnych wartowości : metal o mniejszej liczbie elektronów walencyjnych łatwiej rozpuszcza metal o większej liczbie elektronów walencyjnych nią odwrotnie . Dotyczy to miedziowców (Cu, Ag, AU)z innymi metalami. Pytanie nr :24 Pojęcie i podziała faz międzykrystalicznych. Faza- cześć układu , która ma wewnątrz jednakowe własności i oddzielona jest od reszty układu powierzchnia podziału nosząca nazwę granice faz . Rys. W wyniku krzepnięcia stopów otrzymujemy : roztwory stałe , fazy międzymetaliczne . Fazy międzymetaliczne Powstaja w wyniku połączenia metal- metal, lub metal- niemetal . Cechy faz międzymetalicznych : -struktura krystaliczna fazy różni się od struktury każdego ze składników .; -atomy każdego ze składników wykonują u[porządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej ( faza międzymetaliczna ma określona budowę krystaliczną ) ;- w oddziaływaniach pomiędzy metalami przeważa wiązanie metaliczne . ;-wzajemne stosunki ilościowe składników rzadko odpowiadają wartościom chem. pierwiastków jakie wykazują one w związkach chemicznych . Fazy międzymetaliczne oznacza się wzorem : Am Bn , np. Cr23 C7 . W fazach tych przy ściśle określonym stężeniu składników jak również w pewnym zakresie stężeń i wtedy tworzą roztwory stałe równo węzłowe , międzywęzłowe i pustowęzłowe. Fazy równo węzłowe Fazy eletkronowe-różnowęzłowy roztwór stały - powodują wyraźne właściwości metaliczne , strukturze fazy warunkuje stężenie elektromowe. ; fazy Laswrsa- tworza je pierwiastki o stosunku promieni. ra/rb =1,225 . A b2 - ogólny wzór Lawersa. ; fazy międzywęzłowe-tworzą się pomiędzy metalami przejściowymi a metaloidami Fazy międzymetaliczne - o strukturach stałych (m4x, m2x ,mx, mx2), fazy o strukturach złożonych (BORKI, azotki, węgliki żelaza, kobaltu, manganu, niklu chromu. ) Pytanie nr: 25 Pojęcie dyfuzji ; I i II prawo Ficka Dyfuzja - jakakolwiek względna zmiana położeń atomów w sieci zachodzące pod wpływem wzbudzenia termicznego w ośrodku stacjonarnym. Jest aktywowanie cieplne transportem atomów przez materię . Proces obserwuje się we wszystkich stanach skupienia . Początkowo myślano że siłą napędową dyfuzji jest gradient stężenia . Procesy dyfuzyjne są nieodwracalne i towarzyszy im wzrost stopni układu . Dyfuzja rządzą prawa Ficka Teoria Ficka przy założeniu obecności gradientu stężenia , przyjmuje się za miarę skuteczności procesu strumień dyfuzyjny I dany jest zależnością : I = -D dC/dx D - współczynnik dyfuzji dC/dx -gradient stężenia dyfuzyjnego pierwiastka . . Znak minus wynika z przyjęcia kierunku dyfuzji za dodatni , przy odwrotnym kierunku gradientu stężenia . Współczynnik dyfuzji zależy od rodzaju dyfuzyjnego pierwiastka , struktury krystalicznej materiału , w którym dyfuzja zachodzi , oraz od temp. D = Do exp. -Q/k*T Do- stała zależna od sieci krystalicznej k-stała Baltzmana 1,34*10^-23 J*1/K G energia aktywacji atomu T- temp. w sieci bezwzględnej dyfuzja przyjmuje dwa zjawiska : dyfuzję (właściwą ) oraz samo dyfuzję .II -prawo Ficka dC/dt =Dd/dx (dC/dx) zmiana stężenia w czasie zależy od gradientu i współczynnika dyfuzji. Mechanizmy dyfuzji: -wakansowy-atomy przemieszczają się drogą wymiany z wakansami -międzywęzłowy- atomy międzywęzłowe przemieszczają się do sąsiednich luk ; po granicach ziarn ; przez dyslokacje . Szybkość dyfuzji jest większa w materiale drobnoziarnistym niż w gruboziarnistym , różnica jest większa w niskich temp. , a mniejsza w wysokich . Pytanie nr : 26 Reguła faz Gibssa . Reguła faz służy w metaloznawstwie do teoretycznego sprawdzenia wyników badań stopów metali i uzasadnienie doświadczalnych krzywych chłodzenia oraz wykresów równowagi . Równowaga fazowa - jest to współistnienie w stanie równowagi termodynamicznej stosunek ilościowy faz . Reguła faz Gibssa należy do podstaw chemii fizycznej. W ogólnej postaci określa ilość stopni swobody Z , tj. . liczbę wielkości , których zmiana nie narusz układu równowagi (temp. ciśniecie ), nie powoduje naruszenie lub powstanie nowych faz . Z = S- f +1 S- liczba składników , f- licz ba faz Z- liczba stopni swobody Przy Z=0 układ jest niezmienny , bez naruszania równowagi między fazami nie można zmienić temp. , ani stężenia żadnej fazy . Przy Z =1 układ jednoimienny , możemy zmienićś temp. lub stężenie jednej fazy. Przy Z=2 układ dwumienny . Liczba składników -substancje proste lub złożone z ,których w określonych warunkach mogą tworzyć Wszystkie fazy danego układu . Pytanie nr :28 Układ równowagi żelazo -węgiel. Na osi poziomej wykresu równowagi Fe-C odkłada się zawartość węgla (100% Fe-C -6,67%C) , na osi pionowej temperaturę. Każdy punkt wykresu przedstawia określony stop przy określomej trmp. .Wykres stopów Fe-C jest wykresem złożonym . Przemiany w tych stomach przebiegają bowiem nie tylko w czasie krzepnięcia ciekłego stopu , lecz również w stanie stałym wskutek przechodzenia żelaza z jednej odmiany w drugą . Górna część wekresu powyżej liniABCD jest krzywą początku krzepnięcia stoów w Fe -C , stopy znajdują się w stanie ciekłym . Temp. 1539oC to temp. Krzepnięcia i topmięcia czystego żelaza . Stop eutektyczny zawierający 4,3%C , również topi się i krzepnie w punkcie eutektycznym ,, C ” przy stałej temp. 1139^oC . W stanie stałym ma on charakterystyczną ziarnistą strukturę eutektyki -LEDEBURYT Wszystkie pozostałe stopy topią się i krzepną stopniowo w pewnym zakresie temp. wzdłużżż prostej AB wydziela się początkowo z ciekłego stopu roztwór stały δ , który przy temp. 1492^oC ulega przemianie peryktektycznej na poziomej HIB Pozostały ciekły stop reaguje wówczas z roztworem stałym , tworząc w punkcie J sam AUSTENIT ( δ ) , na lewo od ,, J „” AUSTENIT + ROZTWÓR STAŁY δ , na prawo AUSTENIT + CIEKŁY STOP . Na prawo od punktu ,,B„wzdłuz prostej BC oraz poniżej niej wydzielają się stopniowo ciekłego stopu kryształy austenitu , bogatego w trudniej topliwe żelazo , pozostały ciekły stop wzbogaca się tym o węgiel . Tego rodzaju przebieg krzepnięcia cechuje krzywa JE , poniżej której stopy składają się wyłącznie z kryształów austenitu γ . Krzepnięcie stopów zawierających 2-4,3%C kończy się na prostej EC , wzdłuż której pozostały jeszcze ciekły stop o składzie eutektycznym przekształca się przy stałej temp. w LEDEBURYT . W ten sposób poniżej EC struktura krzepnięcia skład a się z austenitu i ledeburytu . Stopy zawierające od 4,3 -6,67%C zaczynają krzepnąć wzdłuż krzywej CD. Wydzielają sięprzy tym kryształy pierwotnego cementytu wskutek czego pozostały ciekły stop ubożeje w węgiel . Kryształy cementytu wydzielają się w miarę spadku temp. Aż do prostej CF , na której pozostały ciekły stop osiągnowszy , skład eutektyczny krzepnie przy stałej temp. Po zakrzepnięciu stopy o zawartości powyżej 4,3 %C mają strukturę γ , złożoną z CEMENTYTU i LEDEBUTYTU . Dolna część wykresu .Linia GS określa początek wydzielania się ferrytu z austenitu . Z przebiegiem jej wynik, że temp. powstawaniwa ferrytu wynoszcego dla czystego żelaza 910^oC spada do temp. 723^oC dla stopu zawierającego 0,80%C ferrt zawiera najmniej 0,025%C , toteż wydzielanie się go z austenitu wzdłuż lini GS , w stopach pozostałych poniżej 0,8%C powoduje wzrost zawartości węgla w austenicie i osiągnie 0,80%C ( punkt S ) , na lini PS zachodzi przeniana euktoidalna : austenit o składzie 0,80%C przemienia się w PERLIT . W punkcie S oraz wzdłuż lini PS przebiega przeniana w której wyniku austenit przekształca się w PERLIT . Perlit nie jest eutektyką lecz eutektoidem , bo powstaje z roztworu stałego , a nie z ciekłego stopu . Linia ES jest granicą pozpuszczalności węgla w austeicie , malejąca w miarę spadku temp.od 2,0%C przy 1130^oC do 0,80%C przy 723^oC Linia ES jest początkiem wydzielania się cementytu wtórnego , podczas chłodzenia austenitu zawierającego0,80%C W miarę wzrostu wydzielania się bogatego w węgiel cemen-tytu do prostej PSK . Wzdłuż prostej PSK przebiega we wszystkich stopach przeniana perlityczna z austenitu wyłania się perlit . Krzywa PQ odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w ferrycie , w miarę spadku temp. Maleje do 0,080%C przy 20^oC . Wzdłuż PQ wydziela się trzeciorzędowy cenentyt . Wewnątrz OGPQ struktura stopów składa się wyłącznie z ferrytu .W obszar AHN stop ma stukturę ferrytu α(δ). AB - likwidus , początek wydzielania się fazy α(δ) BC- likwidus , początek wydzielania się fazy γ CD. -likwidus początek wydzielania się cementytu pierwotnego AH solidus koniec krzepnięcia fazy α(δ) HJB- linia przemiany peryktycznej ciecz + roztwórα(δ)=roztór γ JE solidus , koniec krzepnięcia roztworu γ DF-solidus , wydzielanie się cementytu pierwotnego ECF- linia przemiany eutektycznej ciecz = roztwór γ + cementyt HN- początek przemiany alotropowej α(δ) w γ JN- koniec przemiany alotropowej α(δ) w γ ES- początek przemiany cementytu wtórnego GOS- początek przemiany alotropowej γ w α GMP- koniec przemiany alotropowej γ w α PSK-linia przemiany eutektoidalnej roztwór γ = roztwór α +cementyt PQ - początek wydzielania się cementytu trzeciorzedowego Pytanie nr 29 Charakterystyka :ferrytu , austenitu , cementytu, perlitu , ledeburytu, i ledeburytu przemienionego. austenit -są to roztwory stałe w żelazie γ, powyżej temp. 910 ;jest to roztwór międzywęzłowy , luki oktendrytyczne maja kształt kulisty , powoduje to większą rozpuszczalność ; nie można go zobaczyć tylko pod mikroskopem ; rm-do 800mpa ;twardość -200hb ; atomy węgla znajdują się narożnikach elementarnego sześcianu i w środku każdej jego ściany . mikrostruktura austenitu składa się z charakterystycznych jednorodnych ziaren , w których występuja tzw. bliźniaki . austenit jest niemagnetyczny , ciągliwy i przy próbie rozciągania wykazuje duże równomierne wydłużenie próbki. ferryt- roztwór stały w żelazie α, międzywęzłowy , atomy węgla umieszczają się w lukach , występuje umocnienie w stosunku do żelaza ; rm-300mpa ; twardość- 80 hb ; ferryt ma sieć przestrzennie centryczną , ma niska granicę sprężystości , niewielką twardość , duże wydłużenie , przewężenie , udarność . w temp. 770 temp. Curie żelazo α staje się ferromagnetyczne perlit - mieszanina euktoidalna , powstaje z austenitu (0,77%c), ma budowę płytkową , cementyt ,ferryt stosunek grubości płytek 7 i 1 ; występuje powyżej temp.723 ; płytki cementytu w perlicie odbija światło w sposób swoisty ; właściwości mechaniczne perlitu zależą od stopnia rozdrobnienia (dyspersji)cząsteczek cementytu. perlit jest składnikiem węglowych stali wyżarzonych , jak również surówek szarych , w których sam lub łącznie z ferrytem stanowi osnowę w której znajduje się grafit . pod małym powiększeniem perlit wygląda jak składnik jednorodny. Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierająca 4,3%c trwała w temp. od 723 do 1135 ; jest bardzo trwały i kruchy , twardość -400 hb , w temp. 723 powstaje ledeburyt przemieniony występuje jako składnik surówek i żeliw białych podeutektycznych , eutektycznych , nadeutektycznych oraz surówek i żeliw połowiczych . ledeburyt przemieniony -mieszanina perlitu i austenitu , utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytem w perlit , powyżej temp.723 cementyt- węglik żelaza fe3c , o zawartości węgla 6,67%, może występować w trzech odmianach pierwotny (powstaje z cieczy , jeśli jest w niej więcej niż 4,3%c), drugorzędowy (powstaje podczas chłodzenia austenitu),trzeciorzędowy (powstaje z ferrytu wydzielający się wzdłuż lini pq , twardość -750hb, 65hrc , wyróżnia się kruchością jest odporny na trawienie , ma wygląd błyszczący . w normalnej temp. jest on ferromagnetyczny i dopiero po nagrzaniu do temp. 210 staje się paramagnetyczny i takim zostaje już do temp. topnienia . Pytanie nr :33 Podział i charakterystyka staliw węglowych . Staliwa - są to odlewy części maszyn i urządzeń , podlegające dużym obciążeniom i pracujące w środowiskach nieagresywnych w temp. do 600. Klasyfikacja staliwa jest identyczna jak stali ; staliwa maja duży skurcz odlewniczy 1,6-2,1% i wymagają odlewania tylko do formy w temp. 1600-1700 C ; wytrzymałość i plastyczność jest nieco mniejsza od stali ; własności mechaniczne staliwa poprawia obróbka cieplna , poddaje się ujednorodnieniu w temp. 1050-1150 C , dla zmniejszenia segregacji dendrytycznej , ale zabieg poprawia wzrost ziarna austenitu . Podział staliw : zwykłej jakości - odbierane na podstawie właściwości mechanicznych staliwa niskowęglowe -0,1-0,25%C używa się na silnie obciążone odlewy i koła elektrowozów , wagonów , koła jezdne skrzynie rozrządu , korpusy pras , młotów staliwa wyższej jakości -odbierane na podstawie właściwości mechanicznych i składu chemicznego ; gatunki;200-400w 230-450w, 270-480w , 340-550 w. Staliwa wysokowęglowe - 0,4-0,6%C używa się na odlewy bardzo silnie obciążone i narażone na ścieranie : koła zębate napędów . staliwa średniowęglowe -0,2-0,4%C używa się na odlewy przenoszące niewielkie albo udarowe obciążenia i korpusy silników elektrycznych , ty lnice kadłubów statków , stery , kotwice . Budowa staliw : globalna (ziarnista ) ; Widmanstanhena -iglasty ferryt na tle perlitu . Pytanie nr :35 Modyfikacja żeliwa Modyfikacją - nazywamy proces oddziaływania na proces grafityzacji Pytanie nr : 36 Żeliwo sferoidalne - oznaczenie , właściwości , zastosowanie Żeliwo sferoidalne - polega na dodaniu do kąpieli magnezu lub cezu w celu wymuszenia wydzielania grafitu w postaci sferoidalnej ( kulistej) W zależności od osnowy rozróżnia się żeliwo sferoidalne ferrytyczne , perlityczne Właściwości : własności zbliżone do staliwa własności plastyczne najmniejsze gdy ma strukturę ferrytyczno-perlityczna tłumi drgania dobre właściwości plastyczne wytrzymałościowe Przez odpowiednią obróbkę cieplna można podnieść , lecz kosztem własności wytrzymałościowych własności plastyczne Żeliwo o osnowie perlitycznej ma wytrzymałość na rozciąganie i twardość największą ; o osnowie ferrytycznej najlepsze właściwości plastyczne Zastosowanie : części maszyn części konstrukcji samochodowych i traktorowych ; wały korbowe ; wały rozrządcze ; pierścienie ; pierścienie tłoczkowe ; w budowie obrabiarek : na koła zębate ; cylindry wrzeciona , korpusy można stosować jako odkuwki stalowe części konstrukcyjnych . Gatunki : 350-22 ; 400-18 ; 400-15 ; 450-10 ; 500-7 ; 550-3 ; 600-2 ; 700- 2 ; 800- 2 ; 900-2 . Pytanie nr 37 Żeliwo ciągliwe -oznaczenie , właściwości , zastosowanie . Podział żeliwa ciągliwego : białe ; szare ; perlityczne Żeliwo ciągliwe-odlewa się jako żeliwo białe , które wyżarza się w celu rozłożenia cementytu na grafit i żeliwo , czemu może towarzyszyć częściowe odwęglenie żeliwa . W wyniku wyżarzania powstaje plastyczne i dobrze obrabialne żeliwo ciągliwe . Zastosowanie:Walce ; w budowie samochodów ; wagonów ; maszyn rolniczych ;do produkcji armatury Właściwości : dobra ciągliwość , skrawalnośc udarnośc , podczas odlewania wykazuje duży skurcz , Metody otrzymywania żeliwa ciągliwego : amerykańska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej , następnie zmiqna postaci występowania węgla bez zmiany jego ilości ; otrzymujemy żeliwo ciągliwe szare ( ciemny przełom) Fe^3C=2Fe+ C europejska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa bisłego w atmosferze dzięjki czemu następuje rozkład cementytu i modyfikowanie jego częsci do atmosfery ; otrzymuje się żeliwo białe (jasny przełom) Zeliwo ciągliwe perlitycznie - otrzymuje się w wyniku wyżarzania z żeliwa białego w atmosferze obojętnej i w temp. 900-1050oC w czasie 15h i chłodzeniu w powietrzu . Przykład oznaczenia : CŻ-37-12( ferrytyczne ); CŻ30-3(perlityczne) Pytanie nr :38 Definicja i cel stosowania wyżarzania :normalizującego , zupełnego, izotermicznego, ujędrniającego . Głównym celem wyżarzania jest polepszenie skrawalności tłoczności stali. Usunięcie wad wewnętrznych i nadanie im drobnoziarnistości oraz polepszenie ich własności plastycznych. Wyżarzanie zupełne -polega na nagrzaniu próbki do temp. 30-50 C powyżej prostej GSK z wygrzewaniem e tej temp. i na powolnym chłodzeniu wraz z piecem . Do wyżarzania zupełnego stosuje się piece z wysuwanym trzonem . Przez ten rodzaj otrzymujemy strukturę e drobnoziarnista , uwolniona od naprężeń wewnętrznych , stal staje się miękka i ciągliwa , zmniejsza się twardośc . Prze wyżarzanie przedmioty układa się w skrzyniach , które wypełnia się piaskiem . Najlepsze wyniki uzyskuje się stosując atmosferą ochronną . Wyżarzanie ujędrniające - Takiemu wyżarzaniu poddaje się wlewki lub odlewy ze stali chromowo-niklowych , manganowych . celem jest ujędrnienie składu chemicznego , obniżenie zawartości gazów , zwiększenie jednorodności struktury . Polega na nagrzaniu bliskiej temp. solidus 1000-1200 , długotrwałym wygrzewaniu , aż do zajścia dyfuzji w celu wyrównania składu chemicznego i chłodzenie w powietrzu . Wyżarzanie normalizujące - polega na nagrzaniu próbki stali podeuktoidalnej lub staliwa do temp.50 powyżej A3 , a stali nadeuktoidalnej powyżej Acm , wygrzaniu w tej temp. w czasie potrzebnym do osiągnięcia roztworu stałego węgla w żelazie γ(austenitu) i następnym chłodzeniu w spokojnym powietrzu . cel: otrzymanie równomiernej i rozdrobnionej struktury . Polepsza własności mechaniczne w pewnych przypadkach poprawia podatność ich do obróbki mechanicznej przez skrawanie . Wyżarzanie izotermiczne - polega na nagrzaniu stali do stanu austenitycznego , przyśpieszonym chłodzeniu do temp. leżącej w zakresie przemiany perlitycznej i wytrzymaniu w tej temp. wystarczająco długo dla całkowitego zakończenia przemiany , a następnie chłodzeniu w powietrzu . Ten rodzaj pozwala na skrócenie czasu wyżarzania stali stopowych z 15h do 4h oraz na osiągnięcie znaczne lepszej skrawalności za pomocą prostych i szybkich zabiegów . cel :zmniejszenie twardości stali . Pytanie nr: 41 Charakterystyka przemiany martenzytycznej. Przemiana ta inaczej- przemiana bez dyfuzyjna Przemiana zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp. Ms (niższa niż 200) , przy chłodzeniu z prędkością większa od krytycznej. Warunkiem zajścia przemiany jest ciągłe obniżanie temp W zakresie Ms - .Mf , gdzie s- start , F finisz . Rys Prędkość krytyczna - Vk - najmniejsza prędkość chłodzenia przy której następuje ta przemiana . Zarodkami w przemianie martenzytycznej mogą być : Źródła Franka -Read'a ; pętle dyslokacji ;dyslokacje śrubowe ułożone równolegle . Podczas przemiany następuje skoordynowanie przemieszczenie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedziczonych z austenitem . Wszystkie atomy ulęgają ( o ułamek odległości międzywęzłowej ) przemieszczeniu względem atomów sąsiednich . Granice ziarn martenzytu położone są wzdłuż nieodkszkałconej i nie ulegającej powrotowi płaszczyzny zwanej płaszczyzną Habitus ( niezmienną ). Rys . Morfologia martenzytu: martenzyt listowny - występujący w większości stopów Fe-C . Cechuje się duża gęstością dyslokacji -wewnątrz listwy. Grubość listew wynosi 0,1-3μm . Pomiędzy listwami występuja granice wąskoskośne lub bliźniacze . Listwy tworzą pakiety oddzielone od siebie granicami szerokokątnymi. Rys. Martenzyt płytkowy- powstaje w nielicznych stopach Fe-C . Płytki maja kształt zbliżony do soczewek . Austenit szczątkowy- objętość właściwa martenzytu jest 0 5% większa od objętości austenitu ; podczas przemiany martenzytycznej pozostaje pewna ilość austenitu , w którym występują naprężenia ściskające , hamujące lub uniemożliwiające jego przemianę . rys Pytanie nr: 42 Charakterystyka przemiany bainitycznej . Jest to przemiana mieszana ( pośrednia ) - dyfuzyjna i bez dyfuzyjna . Zachodzi w zakresie temp. 500-200 . Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczenie węgla w austenicie do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel w pobliżu granic dyslokacji . W obszarach przechłodzonego austenitu o małym stężeniu węgla i wysokiej temp. Ms zachodzi bez dyfuzyjna przemiana martenzytyczna . W obszarach o dużym stężeniu węgla zachodzi dyfuzyjny proces wydzielania się bardzo drobnych węglików , w wyniku tego tworzą się nowe obszary niskowęglowego austenitu ulegające dyfuzyjnej przemianie martenzytycznej . Z martenzytu podczas dalszego chłodzenia następuje wydzielenie cementytu i węglika *, a osnowa staje się ferrytem przesyconym węglem . Rozrost bainitu kontrolowany jest szybkością dyfuzji węgla w austenicie , a nie szybkością przemiany martenzytycznej . Morfologia bainitu . Bainit górny - (pierzasty) powstaje w zakresie temp. 550-400 . Skład się z ziarn ferrytu przesyconego węglem i drobnodysporcyjnych węglików oraz austenitu szczątkowego. Rys. Bainit dolny - (iglasty) powstaje a zakresie temp.400-200 . Składa się z ferrytu w postaci listwowej przesyconego węgla , płytkowych węglików w równoległych rzędach ściśle zorientowanych względem listew ferrytu oraz austenitu szczątkowego Rys. Twardość bainitu ok. 400HB Pytanie nr : 43 Rodzaje i cel stosowania odpuszczania . Odpuszczaniem. - nazywa się zabiegi polegające na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temp. punktu przełomowego Ac1 723oC , wygrzaniu w tej temp. , a następnie powolnym lub szybkim chłodzeniu . Odpuszczanie w niskiej temp. - przeprowadź się przy temp. 300 C .Głównym celem jest usunięcie naprężeń wewnętrznych przy jednoczesnym zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie . W odpuszczaniu nie ma wyraźnego przejścia od jednej do drugiej struktury ; jest szereg przemian przejściowych . Odpuszczanie w średnich temp - od 250-500 C , ma na celu uzyskanie wysokiej sprężystości przy dostatecznej ciągliwości utrzymanie wysokiej wytrzymałości . Odpuszczanie w wysokich temp. -w zakresie temp. 500-Ac1. ma na celu uzyskanie bardzo wysokiej udarności przy możliwie jeszcze dobrej wytrzymałości Odpuszczaniu towarzyszy złożony prosec subtelnuch zmian strukturalnych . W celu odpuszczania piece wyposaża się w specjalne wentylatory w celu wytworzenia specjalnej atmosfery podczas odpuszczania , korzysta się z kąpieli solnych , olejowych lub piaskowych . Odpuszczanie wysokie w temp.- 500-650 C ; udarność Pytanie nr 45 Zjawisko kruchości odpuszczania Kruchość odpuszczania -zjawisko przejawiające się zmniejszeniem udarności w stalach nisko i średnio stopowych odpuszczonych w zakresie 400-600 temp. w szczególności 500-525temp. Stale zahartowane i odpuszczone w identyczny sposób po odpuszczeniu chłodzone w oleju i wodzie uzyskują znacznie większą udarność niż stale chłodzone po odpuszczaniu w powietrzu . Zjawisko to dotyczy stali: mangamowych , chromowych, chromowo-niklowych. Sądzi się że zjawisko kruchość odpuszczania spowodowane jest segregacją manganu , chromu , niklu na granicach ziaren austenitu i ferytu .Kruchość odpuszczania zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń , dodatki molibdenu wolframu szybkie studzenie . Nieodwracalna kruchość odpuszczania - występuje przy odpuszczaniu w zakresie 200-300 C i zwana jest kruchością 300 związana jest z rozpuszczaniem się węglika *w osnowie martenzytu odpuszczonego co powoduje wzrost węgla i wzrost naprężeń sieciowych oraz zarodkowanie cementytu na dyslokacjach i segregacja fosforu , cyny . Zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń oraz odpuszczanie e temp. niższych od 200 wyższych od 400 . Pytanie nr 46 Nawęglanie stali sposób i cel . Nawęglanie- proces nasycania warstwy powierzchniowe stali węglem . Polega ono na nagrzaniu stali w odpowiednim ośrodku do temp. powyżej Ac3 i wygrzaniu w tej temp. przez pewien czas wystarczający , aby zaszła dyfuzja węgla w stal aż do żądanej grubości warstwy i następnie na powolnym chłodzeniu . Proces nawęglania wiąże się z rozpuszczalności węgla w żelazie . Na skutek nawęglania wytwarza się w warstwie powierzchniowej struktura nadeuktoidalna lub euktoidalna . Celem procesu jest otrzymanie warstwy odpornej na zużycie i naciski powierzchniowe . Proces ten może być realizowany w ośrodkach ;gazowych ;cieczowych . wady nawęglania : występowanie warstwy siatka cementytu drugorzędowego , gwałtowne przejście struktury nawęglonej do rdzenia , pojawienie się miękkich plam . Do nawęglania stosuje się stale niskostopowe wyższej jakości (10,15,20), oraz stale konstrukcyjne do nawęglania 15H,20H ,18H . Zaletą nawęglania w ośrodku cieczowym jest możliwość bezpośredniego hartowania oraz znacznie krótszy czas procesu . Nawęglanie w gazach - atmosferę gazowa stanowią CO H2 oraz N2 H2O CH4. Odpowiednie właściwości przedmiotu nawęglonego uzyskuje się w wyniku hartowania i niskiego odpuszczania .Twardość warstwy nawęglonej i obrobionej cieplnie wynosi ponad 60HRC. Pytanie nr 47 Sposób i cel azotowania stali . Azotowanie - polega na wprowadzeniu do warstwy powierzchniowej przedmiotu stalowego zazwyczaj ulepszonego cieplnie ,, azotu „” podczas ogrzewania jej w strumieniu amoniaku ,który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych . Jest to obróbka cieplno-chemiczna Istota procesu azotowania polega na dysocjacji amoniaku na azot i wodór , którego aktywne atomy przenikają w głąb stali . Azotowanie przeprowadza się w strumieniu amoniaku podgrzanego do temp. ok.400 C który najpierw dysocjuje według równania 2NH3= 2N + 3N2. Celem azotowania jest otrzymanie dobrej odporności na działanie zmiennych naprężeń mająca dużą wytrzymałość na zmęczenie . Zwiększa odporność stali na działanie korozji atmosferycznej , wody zwykłej i słonej . Daje większa odporność na ścieranie i twardość niz. nawęglanie ; poprawia własności mechaniczne rdzenia ; niższa temp. zabiegu ; Normalnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach , które wykazują duża skłonność do tworzenia twardych azotków jak ;glin, tytan; wanad. Fosforowanie powierzchni przyśpiesza proces azotowania . Zalety ; niska temp. 480-650 C ; otrzymujemy twardą warstwę bez potrzeby hartowania co pozwala uniknąć wad . Pytanie nr : 48 Konstrukcja wykresów CTPi i CTPc C - czas ;T - temp.; p-przemiana; i- izotermiczna ; c - chłodzenie ciągłe Wykresy te umożliwiają określenie mikrostruktury stali po hartowaniu z różnymi szybkościami chłodzenia . Konstrukcja wykresu CTpi 1. austenizujemy próbkę 2 . zanurzamy próbkę w kąpieli chłodzącej o temp. niższej od Ac1 w wodzie 3 Hartujemy w wodzie 4. kolejne próbki wytrzymuje się w kąpieli chłodzącej przez różne okresy czasu , a ponieważ po hartowaniu powstaje martenzyt , więc po wytrawieniu zgładu można odróżnić ciemny perlit od jasnego martenzytu i ustalić jaki % próbki uległ przemianie . rys Pytanie nr: 49 Oznaczenie , charaktreystyka , i zastosowanie stali stopowej konstrukcyjnej : niskostopowej o podwyższonej wytrzymałości , od ulepszania cieplnego, do nawęglania , sprężynowej , łożyskowej . Znak stali: a b c d e f ; e f- ilość dodatków stopowych w % ; c d- liczba określająca rodzaj pierwiastka stopowego ; a b -liczba określająca zawartość węgla w % ; dodatki stopowe: H- chrom , G- mangan, N -nikiel, W -wolfram, F-wanad, J-aluminium,M.-molibden,S-krzem, T-ytan Przykład stali: Stal niskostopowa o podwyższonej wytrzymałości -0,1-0,2%C i około 2%manganu , podstawowy gatunek18G2. Stale te nie podlegają hartowaniu i odpuszczaniu , wykonuje się tylko wyżarzanie odprężające po spawaniu , przed spawaniem trzeba podgrzać . Zastosowanie : budowy silników , budownictwo, Stale do ulepszania cieplnego- skład chemiczny : 0,3-0,5%C ,najczęściej ok.3% dodatków stopowych. Obróbka cieplna: hartowanie po którym następuje wysokie odpuszczanie , hartowanie temp. 820-860 w wodzie lub w oleju . odpuszczanie temp.500-550 , Zastosowanie : sworznie budowa maszyn , koła zębate . Poprzez zastosowanie obróbki cieplnej następuje polepszenie właściwości mechanicznych , wytrzymałościowych , plastycznych . Wpływ dodatków stopowych: chrom-podwyższa hartowność , opóźnia procesy odpuszczania , krzem-podwyższa granicę sprężystości , nikiel-podwyższa hartowność , ciągliwość , obniż temp Przejścia w stan kruchy, molibden-zwiększa hartowność , zapobiega kruchości odpuszczania , wolfram i wanad- zwiększ a hartowność , opóźnia procesy odpuszczania . Gatunki: 30G2, 35SG ,30H ,37HS , 20HGS , 38HM , 40H2MF ,45HN . Stal do nawęglania -zaw. Węgla0,25%, Stale te cechuja się dobrą skrawalnością , odpornością na przegrzania , duża ciągliwością i mała skłonnością do odkształceń plastycznych podczas obróbki cieplnej , głównym dodatkiem stopowym jest chrom , nikiel , mangan , molibden , wolfram wanad .Obróbka cieplna : hartowanie bezpośrednio po nawęglaniu , niskie odpuszczania Gatunki: 15HGN ,17HNM ,15HN ,15HGN ,16HG ,15H . Stale sprężynowe- zawartość 0,4-0,9%C ,gł ówne dodatki stopowe;, mangan, krzem silnie umacniają ferryt , podnoszą granicę sprężystości chrom, wanad, Zastosowanie: sprężyny , resory, Odznaczają się duża wytrzymałością na zmęczenie , wysoka wytrzymałością statyczną dobrymi właściwościami plastycznymi . Gatunki: 45S , 65G ,60SG , 50HF ,50HS ,50HG ,60SGH. Po obróbce cieplnej stale można poddawać piaskowaniu , szlifowaniu , niedopuszalne są na powierzchni jakiekolwiek rysy i pęknięcia . Stal łożyskowe- oznaczenie : L , H- zawartość chromu ; .....ilość chromu w 1/10%. Skład chemiczny: 0,01%C ,1,5%Cr dodatki krzemu, manganu, . Zastosowanie : do produkcji łożysk tocznych . Gatunki:ŁH15 , ŁH15SG . Od tych stali wymaga się dużych twardości jednorodności wysokiej czystości i wysokiej hartowności (austenit szczątkowy jest nieporządny) . Obróbka cieplna ; hartowanie polega na nagrzaniu do temp. ok.,850 , austenizoawnie od 25 do 60 min. , oziębianie w oleju o temp.30-60 oziębianie w temp. ok. 10 . oraz niekiedy wymrażanie (aby usunąć austenit szczątkowy). ; odpuszczanie w temp. ok.180 w czasie ok.2h ; normalizowanie w temp. bliskiej Acm w czasie 30-60min. Stale do azotowania -skład:0,25-0,4%C ,dodatki chrom, molibden, aluminium. Azotowanie stali wykonuje się zawsze po ulepszaniu cieplnym Gatunki;38HMJ ,25H3m. ,33H3MF. Pytanie nr 50 Oznaczenie , charakterystyka i zastosowanie stali stopowej narzędziowej : do pracy na zimno , gorąco , szybkotnącej Stal narzędziowa do pracy na zimno - służą do wykorzystania na narzędzia , które nie powinny się nagrzewać . W czasie pracy w stalach tych w porównaniu z węglowymi , obserwuje się wzrost wytrzymałości na zginanie , skręcanie , wzrost hartowności oraz ciągliwości . Stale te produkuje się jako wysokowęglowe (od 0,75-2,1%C) które zawierają około12%Cr , 10%W, 2,1%V oraz średniowęglowe (0,4-0,6%C) zawierające 0,4-1,5%Cr , 0,4-2,0%W, 0,1-0,6%V . Stale wysokowęglowe służą na narzędzia gdzie jest potrzebna duża odporność na ścieranie i twardość . Dodatki stopowe nadają stali dużą hartowność i obrabialność , odporność na ścieranie dzięki tworzeniu się węglików o dużej twardości Stale średniowęglowe są stosowane do narzędzi o zwiększonej ciągliwości , odporności na obciążenia dynamiczne . Stale do pracy na zimno są dostarczane w stanie zmiękczonym w postaci odkuwek, prętów kutych i walcowatych. Oznaczenie stali to litera N . Zastosowanie : matryce do wykrojników , narzędzia pomiarowe , sprawdziany. Do tych stali zaliczamy : chromowe , chromowo-wandalowe , wolframowe , chromowo-krzemowe. Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco -na narzędzia które w czasie pracy nie ulegną zmianom kształtu i pęknięciom przy silnych dynamicznych naciskach oraz szybkim chłodzeniu i nagrzewaniu w czasie pracy . Wszelkie wady hartownicze są w nich niedopuszczalne . Stale te odznaczają się wysoka twardością nie obniżającą się nawet w czasie wzrostu temp. Skład chemiczny : (0,25-0,55%C) , 5,5%Cr , 1,1%W , 3%Mb , 2% Ni , 10%V . Służą do wyrobu form do odlewania pod ciśnieniem , kuźniarek . Oznaczenie to litera W. Przykłady : WWN1 , WNW2 , WNL, WWS , WCV . Dobór tej stli jest uwarunkowany za pomocą twardości danego narzędzia , i jego zdolności do odkształceń sprężystych w warunkach pracy . Wszystkie stale do pracy na gorąco hartuje się w oleju . Przeważnie są to stale średniowęglowe . Łatwo ulegają odpuszczaniu . Zastosowanie: sworznie wałki, koła zębate , części maszyn . Stale szybkotnące -stale zastosowane na narzędzia skrawające do obróbki skrawania , gdzie ostrze nagrzewa się do temp. 600 , bez obawy szybkiego stopienia się . Oznaczenie S , litery oznaczają dodatki stopowe, cyfry lub liczby określające ilość dodatków w % . obróbka cieplna : wyżarzanie zmiękczające 880 ; hartowanie temp. 1100-1200; odpuszczanie 530-570 . twardość po hartowaniu 64 HRC . Przykłady : SW14 , sW18 , SK5 . stale te bazują na stli chromowo- wolframowej . Skład chemiczny : 8-24%W , 3,5-5%Cr , 0,6-1,4% C do 5% Wa , do 12% Ko , do 9%Mo. Pytanie nr : 51 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie stali stopowej specjalnej : odpornej na korozję , kwasoodpornej Stale odporne na korozję- stale nie ulegające korozji atmosferycznej , wodnej , ziemnej. Oznaczenie : znak stali składa się z cyfry określającej ilość węgla w 1/10 % ; litery i liczb określających ilość w % oraz rodzaj dodatków stopowych Jeżeli na początku stoi O to oznacza że zawartość węgla nie przekracza 0,07%. Jeżeli OO to zawartość węgla nie przekracza 0,03%Głownwe dodatki stopowe to : chrom w ilości większej od 13%powoduje zmianę potęcjału elektrycznego stali z 0,6 V do 0,V i tym samym zwiększający odporność skokowo na korozję ;Tytan do 0,8%; aluminium do 0,3% ; mangan do 15 nikiel do 2% . Stale te można hartować martenzytycznie . Obróbka cieplna : hartowanie temp. 980-1100 ; chłodzenie w oleju lub powietrzu ; odpuszczanie niskie , średnie lub wysokie . Stale zawierające do ok. 17% chromu i mniej niż 0,05%C maja strukturę ferrytyczną w całym zakresie , aż do temp. topnienia . Stale o zawartości ok. 13% Cr z dodatkami azotu i niklu maja mieć w zakresie 1000-1100 strukturę dwufazową -ferryt + austenit . Wzrost zawartości węgla powoduje rozszerzenie pola austenitu . Zastosowanie : przemysł spożywczy , naftowy , papierniczy , sprężyny , noże , łopatki , turbiny . Stale kwasoodporne - podstawowe dodatki ok. 18%Cr , 8%Ni , pozostałe to Mo, Cu , S . Są to przeważnie stale chromowo niklowe , odporne na działanie kwasów azotowego, , kw. Organicznych , roztworów soli , wody morskiej , są to stale spawane w osłonie gazów szlachetnych . Maja strukturę austeniczna . W stalach tych zachodzi korozja międzykrystaliczna - polega na wydzieleniu się węglików chromu n granicy ziarn austenitu co powoduje zabużenia warstw przy granicach i tym samym spadek odporności na korozję . Metody zapobiegania korozj8i międzykrystalicznej : przesycanie w temp. 1000-1100 ; rozłożenie węgla w austenicie ; niedopuszczenie do nagrzania stali do temp. 500-800 ; wprowadzenie tytanu lub niobu w celu zwiększenia węgla w trwałe węgliki typu MC. Oznaczenie : H - pierwsza litera . Pytanie nr : 52 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie odlewniczych stopów : a.) AL.-Si b.)AL. -Mg c.)Al.-Cu . Podział stopów aluminium :rys Dzieli się je ze względu przede wszystkim na postać w jakiej znajdują zastosowanie a-do przeróbki plastycznej , a1-stopy do przeróbki plastycznej (umocnienie wydzielinowe wydzielawczo , a2- ..... (nie umacniane wydzielawczo) b- stopy odlewnicze Stop odlewniczy AL.-Si rys Stopy Al. z Si o zawartości bliskiej eutektycznej noszą nazwę siluminów . Modyfikacje siluminów podeutektycznych i eutektycznych polega na dodaniu do ciekłego stopu modyfikatora , którym jest -sód - najczęściej NaCl , NaF , ok. 0,5-0,8%. Sód powoduje rozdrobnienie eutektyki , a tym samym wzrost właściwości mechanicznych Czas działania modyfikatora -do 40 min. Modyfikacja siluminów nadeutektycznych polega na dodaniu do stopu fosforu (PCL5) , który powoduje obniżenie i przesunięcie w prawo punktu eutektycznego , dzięki czemu stopy nadeutektyczne staja się stopami eutektoicznymi w postaci wolnych kryształów . dodatki stopowe do siluminów :magnez , w ilości do 1,5% tworzy z krzemem fazę międzykrystaliczną Mg2Si o zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym uniemożliwiającej umocnienie wydzieliczowe .; miedz- w ilości do 4% podwyższa ona odporność na wysoką temp. i polepsza skrawalnośc , powyżej 4% obniża odporność na korozję . ; mangan - (0,2-0,5%) w celu obniżenia szkodliwego wpływu żelaza tworzącego iglastą i kruchą fazę AL4Si2Fe. Siluminy charakteryzują się :dobrą lejnością , małym skurczem odlewniczym ok.1% , dobrą odpornością na korozję ; nie wykazują skłonności do pęknięcia na gorąco , odlewa się je w temp. 680-750 .Obróbka cieplna : przesycanie z temp. 500w wodzie o temp. 60 , starzenie w temp.180 przez 24 h , wyżarzanie odprężeniowe 230-350 przez 6-12 h w celu usunięcia naprężeń odlewniczych . Zastosowanie : tłoki głowice silników , elementy pomp, armatura . Charakterystyka stopów z siluminów : dobra spawalność, mała skrawalność , wysokie właściwości w temp. podwyższonej , mały wspoł. Rozszerzalności cieplnej, mały współ Tarcia , duża odporność na ścieranie . Wykres równowagi wykazuje że obydwa składniki odznaczają się całkowita wzajemna rozpuszczalnością w stanie ciekłym i że nie wytwarzają związków chemicznych . Eutektyka AL.-Si zawiera 11,6%Si ma temp . topnienia 577 .Rozpuszczalność Si maleje wraz ze wzrostem temp. Oznaczenie : AK -aluminium , krzem AK7 , AK9 , AK52 , AK11 , AK64 , AK12 Stopy AL.- Cu Stopy te zawierają do 5%Cu , oraz dodatki tytanu i magnezu , podczas odlewania maja tendencje do pękania na gorąco , co powoduje ich mniejsze zastosowanie niż siluminów .Stopy te maja budowę roztworu stałego α oraz eutektyki α + Al2Cu . Ze wzrostem zawartości miedzi w stopach Al.-Cu wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności zwiększają się , podczas gdy wydłużenie maleje , zwłaszcza w stopach hartowanych i poddanych starzeniu . Mikrostruktura stopu w stanie lanym zawierającego 3,94%Cu 0,02%Si oraz 0,02%Fe składa się z roztworu stałego i eutektyki . Obróbka cieplna : umocnienie wydzieleniowe . Zastosowanie : przedmioty o niewielkich wymiarach i prostych kształtach silnie obciążone , AM10 i AM75- tłoki , cylindry pomp, sprzęgła . Oznaczenie : AM ; AM4 , AM5 , AM10 , am75 Charakterystyka : dobra lejność, niska wytrzymałość na rozciąganie , powolne stygnięcie , dobra obrabialność cieplna . Stopy AL.-Mg Posiadają najmniejsza gęstość i największa odporność na korozję ze wszystkich odlewniczych stopów Al. zawartość Mg-4 do 11% , dobre własności wytrzymałościowe , plastyczne , dają się odlewać pod ciśnieniem . Oznaczenie : AG ; AG10 , AG51 . Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące , w temp. 450-480, Wyżarzanie odprężeniowe , w temp. 120-150 , umocnienie wydzieleniowe , przesycanie w temp. 435-w wodzie o temp. ok. 80 , starzenie sztuczne w temp 150 przez 24 h , lub naturalne przez 60 dni. Zastosowanie: Wysoko obciążone części maszyn , zastosowanie w przemyśle maszynowym, przemysł okrętowy . Pytanie nr : 53 Oznaczenie, charakterystyka , zastosowanie stopów Al. do przeróbki plastycznej. Strukturę tych stopów tworzyć powinien roztwór stały o osnowie Al. , mający ograniczona i zmienną rozpuszczalność , która umożliwia znacznie zwiększenie ich twardości i wytrzymałości po obróbce cieplnej ( hartowaniu i starzeniu ) . Są to przeważnie stopy dwu-lub wieloskładnikowe , otrzymane przez przetopienie Al. z odpowiednimi dodatkami . są to: Al.-Mn ; Al.-Mg ; Al.-Cu(durale ) ; Al.-Zn-Cu-Mg (durale cynkowe) . Stop Al.-Mn \Mn do 1,6% , mikrostruktura składa się z roztworu stałego α(roztwór stały manganu w aluminium) i wydzielenie pary międzykrystalicznej Al6Mn ; po odlaniu mają budowę gruboziarnistą i skłonność do pękania . Może się e nich tworzyć faza α(Al. Mn, Si , Fe). Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące w temp. 500 ; Wyżarzanie rekrystalizujące w temp. 350-400 ; Są one odporne na korozję oraz spawalne , wykonuje się z nich zbiorniki cieczy i gazów dla przemysłu spożywczego . Stosowane są w stanie obrobionym plastycznie na zimno lub po dodatkowym wyżarzaniu . Oznaczenie : PA ; PA1(Al. Mn1) ;PA5(Al.Mn1Mg1). Stopy Al.-Mg .Odznaczają się dobrą odpornością na korozję i na działanie wody morskiej . zawierają 1-1,5%Mg oraz niewielkie ilości manganu 0,2-1% , chromu 0,15-0,35% ,oraz tytanu 0,02-0,2% rozdrabniającego ziarno i podwyższającego odporność na korozję ; zbudowane z roztworu stałego α oraz wydzieleń fazy β Al3Mg2 , faz bogatych w mangan Al. Mg2Mn , żelazo AlFeSi oraz fazy Mg2Si. Obróbka cieplna : homogenizacja w temp. ok.200 , wyżarzanie rekrystalizujące w temp.ok.300, wyżarzanie odprężające w temp. 100-150 . Właściwości : dobra podatność do przeróbki na zimno i gorąco , spawalność ,,podatność do polerowania anodowego wykonywania powłok tlenkowych (kolorowanie) . Zastosowanie : skomplikowane odkuwki matryce , elementy do przemysłu spożywczego , budowlanego , chemicznego . Dodatek krzemu w ilości do1,5% do tych stopów pozwala umacniać je wydzieleniowo gdyż Al. tworzy z Si układ Al.-Mg2Si o zmiennej malejącej rozpuszczalności Oznaczenie : PA2 -AlMg2 , PA11-AlMg3 , PA38-AlMgSi Stopy Al.-Cu ( durale) Podział : niskostopowe-2,2%Cu ; 0,2-0,5%Mg ;0,3-0,5%Mn średniowęglowe 3,8-4,8%Cu ; 0,4-0,8%Mg ; 0,4-0,8%Mn ;wysokowęglowe 2,6-3,2%Cu ; 2,2,4%Mg ; 0,5-0,7%Mn . Durale mają budowę roztworu stałego z dużą ilością wydzielenia faz międzykrystalicznych . Zastosowanie: blachy , druty , odkuwki kształtowniki stosowane na obniżone elementy konstrukcyjne . Przed starzeniem dural jest ciągliwy . Można go dobrze walcować , kuć i tłoczyć , ale ma małą wytrzymałość na rozciąganie Właściwości mechaniczne duralu wzrastają silnie dopiero w wyniku starzenia , przy czyn największy ich wzrost zachodzi podczas starzenia w ciągu pierwszej doby po hartowaniu . Właściwości zależą od szybkości i temp. przesycania , przekroczenie zalecanej temp. powoduje znaczne obniżenie właściwości plastyczne , natomiast czas pomiędzy wyjęciem wsadu z pieca , a włożeniem go do wody nie powinien przekraczać 30 sek. , podczas starzenia zachodzą w kilku stadiach zmiany właściwości durali . Mechanizm rozpadu przesyconego roztworem stałym jest bardzo złożony i zależy od magnezu . Durale są nie odporne na korozję - platynuje się je czystym aluminium . Stopy Al.-Zn- Cu-Mg skład chemiczny : 5-8%Zn ; 0,8-2,8%Cu ; ok.3%Mg ; 0,2-0,6%Mn, 0,1-0,25% Cr, do0,08% Ty . Posiadają stuk rurę roztworu stałego α + duża ilość faz międzykrystalicznych . Obróbka cieplna : Wyżarzanie rekrystlizujce w temp. 400 , Umocnienie wydzielinowe ; przesycanie w temp. 510 wodzie prze około 15 h . Stopy te mają najwyższe właściwości mechaniczne z wszystkich stopów do przeróbki plastycznej. Wytrzymałość na rozciąganie 500-600 Mpa . Pytanie nr : 55 Rodzaje oznaczenie , zastosowanie mosiądzów do przeróbki plastycznej. Mosiądzami - nazywamy stopy miedzi z cynkiem . Wśród mosiądzów do przeróbki plastycznej -wiele z nich jest mosiądzami dwuskładnikowymi , mianowicie mosiądze o zawartości 60-96% Cu , reszta cynk. Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , lotniczy , samochodowy, . Właściwości : podatność do przeróbki plastycznej przeważnie na zimno, odporne na korozje , korozje wody morskiej , dobrze skrawalne , szczególnie o pewnej zawartości ołowiu. . Podział dwuskładnikowe , wieloskładnikowe.(specjalne),,zawierają oprócz miedzi i Zn inne dodatki ok.3%ołowiu, do2% Mn , 1,5%Fe , do2,5%Al. do 4%Si , do6,5%Ni , do 0,06% P. Są one stosowane zazwyczaj w postaci odkuwek, prętów , kształtowników , drutów rur, itp. Oznaczenie : M.-dwuskładnikowy , ..... liczba oznacza ilość miedzi w % M. (95,90, 68,52,) MM-wieloskładnikowy MA58, MO58, MA77,MC62, MK80, MM59 .Mosiądze obrobione plastycznie stosuje się w różnym stanie umocnienia , który nie jest jednak określony wielkością zgniotu . Pytanie nr:56 Rodzaje , oznaczenie , zastosowanie , mosiądzów odlewniczych. Wszystkie mosiądze odlewnicze są stopami wieloskładnikowymi , przy czym składnikami mosiądzów odlewniczych są : ołów do 4% ,mangan do 4% , al. do 3% , żelazo do 1,5% ,Si do 4,5% . Właściwości : są odporne na ścieranie i korozje , wykonuje się z nich części maszyn i armaturę . Oznaczenie : identyczne jak mosiądzów do przeróbki plastycznej. MM74(CuZN43Mn4Pb3Fe ) MM58, MK80(CuZn16Si4) ,MA67 ,MA58 .w MOSIĄDZACH TYCH OŁÓW I KRZEM POPRAWIAJA ZDECYDOWANIE LEJNOŚC , NATOMIAST Al., mangan i Fe podwyższają własności wytrzymałościowe . Mosiądz krystalizuje w sieci A1 Korozja mosiądzów : odcynkowanie -zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych o zawartości cynku powyżej 20% w roztworach zawarte są jony chloru . Ten rodzaj korozji nie powoduje zmian kształtu przedmiotu lecz obniżenie właściwości plastycznych . ; sezonowe pękanie - zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych po przeróbce plast. . na zimno , poddanych działaniu środowiska zmieniającego amoniak. Zapobiega się temu rodzajowi korozji przez wyżarzanie w temp.200-300 . Pytanie nr 58 Rodzaje , oznaczenie i zastosowanie brązów do przeróbki plastycznej. Brązami nazywamy stopy miedzi z cyną , Al. , ołowiem , Si Mn , berylem itd. Są to stopy wieloskładnikowe :7%cyny , do 6,5%Ni , do 505%Al. , do3,5%Pb , d05,5%Fe . Właściwości: duża odporność na korozję , wysokie właściwości mechaniczne odporność na działanie wysokich temp. . Zastosowanie: druty, pręty , taśmy , blachy , rury . Brązy aluminiowe do p. .p. Zawartośc od5-11% Al., oraz Fe Mn i Ni Oznaczenie B- dwuskładnikowe , BB - wieloskładnikowe ; BA1032 ,BA1044 , BA 93 BB2 , B10, B101 . Brązy brylowe- zawartość do2%Be , dodatki Ni, Co ,TI ; wykonuje się z nich sprężyny , narzędzia chirurgiczne , narzędzia w wytwórniach prochu . Brązy manganowe -zaw. 5-6% Mn , oraz dodatki Ni, Si , Al. . Brązy krzemowe- do 4,5%Si . Właściwości: duży skurcz odlewniczy dochodzący do 1,6% duża skłonność do absorpcji gazów . Zastosowanie : sprężyny , części maszyn . Pytanie nr :59 Oznaczenie , rodzaje , zastosowanie brązów odlewniczych. Główne składniki cyna do11% , ołów do 33% Al. do 11% , Si do 4,5% Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , papierniczy , lotniczy, górniczy, aparatura chemiczna . W tych brązach ołów polepsz lejność . Właściwości: dobra skrawalność odporne na korozję , ścieranie wysoką temp. Pytanie nr 61 Stopy łożyskowe - rodzaje , oznaczenie , właściwości . Jako stopów łożyskowych używamy brązów stopów o osnowie cyny i ołowiu oraz żeliw łożyskowych . Od stopów tych wymagamy następujących właściwości: dostateczna wytrzymałości na zmęczenie i właściwości mechaniczne przy temp. pracy łożyska . , odpowiednich właściwości przeciwściernych tzn. Małego współcz. tarcia , odporności na ścieranie , do cieralność i pochłaniania obcych (twardych ) cząstek. ,odpornoś na korozje . Rodzaje : ć stopy łożyskowe aluminiowe, brązy cynkowe, brązy ołowiane , łożyska trójwarstwowe, stopy z dodatkiem wapnia , o osowie ołowianej.

Pytanie nr 1 Podział i charakterystyka materiałów stosowanych w technice Metale : a.) techniczne czyste-lekkie, ciężkie , stopy ciężkie : średniotopliwe(V, fe ,Cr , Mn, Au), trudnotopliwe(Be, Ti, Sc) , łatwo topliwe(Ca , Na , Al., Mg),, wysokotopliwe(Nb, Te, Mo) b.)ceramika : szkło(krzemionka , materiał bezpostaciowy, nie na struktury krystalicznej), specjalna (wyroby stosowane w medycynie , przemyśle samochodowym), wielkotonażowa c). polimery(tworzywa wielkocząsteczkowe zbudowane z monomerów): specjalne , ogólnego stosowania rys d). kompozyty( połączenie dwóch lub więcej faz , nie rozpuszczających się w sobie , których wspólne cechy i właściwości są wyższe niż każdej z tych faz oddzielnie). Pytanie nr : 3 Charakterystyka wiązań : międzycząsteczkowego, jonowego, atomowego, metalicznego. Wiązanie międzykrystaliczne - ( Van der Waasala), występuje pomiędzy niemal wszystkimi rodzajami pierwiastków i jest wynikiem nierównomiernego rozmieszczenia elektronów na zewnętrznej powłoce ; mają znaczenie tylko gdy nie występują inne wiązania .Wiązanie jonowe - występuje pomiędzy pierwiastkami różnoimiennymi ( + i - ) ; typowy związek z wiązaniem jonowym -NaCl NaCl = Na^+ + Cl^-; charakteryzuje się występowaniem sił elektrycznych pomiędzy pierwiastkami ; kryształy o takim wiązaniu maja temp. topnienia wysoką wysoka twardość , mają właściwości plastyczne ( wysoką kruchość); w stanie stałym źle przewodzą ciepło , są izolatorami ; w stanie ciekłym źle przewodzą prąd . Są to wiązania symetryczne , o symetrii kulistej . Wiązania atomowe ( kowalencyjne ) -występuja pomiędzy pierwiastkami , które maja conajmieej jeden w połowie zapełniony poziom energetyczny (orbitę) ; siły tego wiązania wynikają z dążenia do tworzenia stabilnych obiektów elektronowych np.: Cl2 ,H2 , CH4 , CCH4 , diament ; pierwiastki z wolnymi atomami charakteryzują się wysoką twardością, bardzo wysokątemp. Topnienia , w niskich temp. są izolatorami , w wysokich temp. częściowo przewodzą prąd elektryczny . rys: Wiązania metaliczne - występuja w pierwiastkach , dla których elktrony walencyjne zajmują orbital s; teoria Drudego; Wiązanie polega na tworzeniu gazu elektronowego pomiędzy rdzeniami metalicznymi . rys: Wiązania nogą występować w materiałach równocześnie ,wtedy nazywane są wiązaniami złożonymi , występują w przyrodzie najczęściej. Pytanie nr 4 Pojęcie kryształu - typy i elementy symetrii w kryształach . Kryształem nazywamy ciało stałe , w którym atomy lub cząsteczki ułożone są w charakterystyczny sposób zachowując przestrzenna symetrię . Wszystkie cząsteczki zachowują się symetrycznie . Każdy identyczny atom sieci ma taka samą liczbę sąsiednich atomów , rozmieszczonych w jednakowej od siebie odległości . Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . Typy symetrii: -względem punktu; -wzgl. prostej; -wzgl. płaszczyzny Elementy symetrii ; środek symetrii-punkt wzgl. którego wszystkie elementy kryształu rozmieszczone są równomiernie ; oś symetrii-prosta wokół której obracając kryszał o określony kąt uzyskuje się taki sam układ krawędzi i węzłów, pojęciem osi wiąże się tzw. anizotropia kryształów ; płaszczyzna symetrii-dzieli kryształ na dwie równe części przy czym obie połowy kryształu oddalone są od pierwotnego położenia na jednakową odległość mają się do siebie tak, jak przedmiot i jego lustrzane odbicie . Pytanie nr :5 Pojęcie sieci przestrzennej , i komórki elementarnej Sieć przestrzenna - model rozmieszczenia węzłów przestrzeni , charakterystyczny dla każdego kryształu , węzły w przestrzeni maja identyczne otoczenie . rys . Komórka elementarna - Pytanie nr . 6 Układy krystalograficzne i typy sieci wg. Bravis'ea. Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . 1). Układ trójskośny występuje jedna komórka prymitywna P. - atomy w narożach 2). Układ jednoskośny typy komórek P. i C atomy na przekątnych podstaw 3). Układ rombowy typy komórek : P. C F J F - ściennie centrowana , na każdym boku J - Przestrzenie centrowana , w środku komórki 4). Układ tetragonalny typy komórek : P. J 5). Układ heksagonalny typy: P. 6). Układ romboedryczny 7). Układ regularny W tych układach krysta- lizują kryształy . Kierunek krystalograficzny - To prosta przechodząca przez dwa dowolne węzły sieci . Współrzędne tego kieru- nku odpowiadają współ- rzędnym najbliższego węzła sieci , przez który prosta poprowadzona z początku jest równoległa do rozpatrywanego kierunku . Wskaźniki płaszczyzn śieciowych: Aby je wyznaczyć należy określić punkty przecięcia płaszczyzn z poszczegó- lnymi osiami . Liczby w kierunkach są tzw. wskaźniki Millera . Pytanie nr : 7 Charakterystyka sieci A1 A2 A3: Sieć A1 -jest zbudowana z 14 atomów, jonów, z których 8 jest umieszczonych w węzłach sieci a 6 w środkach ścian sześcianu . Sieć A2 ( RPC) - posiada liczę koordynacyjną równą 8. Zbudowana jest z 9 atomów z których 8 w narożach , a 1 w środku komórki. Sieć A3 - to sieć heksagonalnazwarta( H2) - zbudowana jest z 17 atomów , 12 atomów w narożach , 2 w środku górnej i dolnej podstawy ; oraz 3 atomy wewnątrz . Liczba koordynacyjna = 12. Pytanie nr : 8 Pojęcie polimorfizmu . Polimorfizm - możliwość występowania niektórych pierwiastków w różnych stuk turach krystalicznych w zależności od warunków termodynamicznych (temp. i ciśnienia ); Gdy pierwiastek lub związek chemiczny ma więcej niż jedna strukturę krystaliczną i każda z nich jest trwała w określonym interwale temp. i pod określonym ciśnieniem to mówi się że pierwiastek wykazuje alotropię , a związek polimorfizm . Odmiany tych substancji różniące się typem sieci krystalicznej są nazywane odmianami alotropowymi lub polimorficznymi . Odmiany te oznacza się literami α β γ , które dopisuje się do symbolu pierwiastek lub związku . Podczas przemiany polimorficznej zostaje zachowany skład chem., następuje przebudowa sieci i ulegają nieciągłej zmianie właściwości fizyczne . Wśród pierwiastków alotropia jest uwarunkowana budową elektronową atomów i sprzyja jej mała różnica energii między zew. orbitalami atomu Liczba odmian jednego pierwiastka może wynosić od 1 do 6 . Żelazo przy temp. poniżej 910 ; następuje pierwsza odmiana i powyżej 1395 druga odmiana . Pytanie nr 9 Defekty sieci krystalicznej - podział i charakterystyka Defekt- odstępstwo od idealnej budowy kryształu . Najczęściej podział stosowany jest w zależności od geometrii defektu .Podział : punktowe , liniowe(dyslokacje) , powierzchniowe . Z termo -dynamicznego punktu można wyróżnić dwie grupy : odwracalne i nieodwracalne . Odwracalne - to te który stężenie w krysztale zależy od temp. oraz od ciśnienia zew. i można to stężenie zmienić przez zmianę warunków zew. ( defekty punktowe). Nieodwracalne nie zależą od temp. i ciśnienia ( liniowe , powierzchniowe) . Defekty punktowe - zaliczmy do mich wakans i atom międzywęzłowy ; wakans - puste miejsce e sieci krystalicznej . Czysty defekt wakansowy powstaje wskutek przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej na powierzchnie kryształu i nosi nazwę defektu SCHOTKIEGO . Rys : Natomiast skutkiem przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej w międzywęzłową są dwa defekty : wakans w opuszczonej przez atom pozycji i atom międzywęzłowy stowarzyszony z wakansem ;jest to nazywany defekt FRANKLA . Obydwa defekty mogą się w krysztale przemieszczać . Ruch ten nosi nazwę migracji . Defekty frankla występuja zwykle w kryształach jonowych oraz w metalach o mniejszej gęstości ułożenia atomów . Defekty liniowe (dyslokacje)-występują w materiałach polikrystalicznych , pojedynczych kryształach . Struktura w stanie równowagi nie powinna zawierać dyslokacji . Rys : Podział :dyslokacja krawędziowa -jest wynikiem istnienia w strukturze krystalicznej półpłaszczyzny sieciowej Oznaczenie dyslokacji krawędziowej ..... . Pierwszy określa dyslokację dodatnią a drugi ujemną . Dodatnia gdy dodatkowa płaszczyzna znajduje się ponad płaszczyzną poślizgu , a ujemna gdy płaszczyzna rozpościera się pod płaszczyzną poślizgu. Dyslokacja śrubowa - powstaje w wyniku przemieszczenia się części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej . Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji . W dyslokacjach śrubowych rozróżnia się ;dyslokację prawoskrętną ,,lewoskrętną (linia przesunięć będzie przesuwać się w prawo). Stwierdzono że dyslokacje śrubowe powstają w czasie wzrostu kryształu . Rys: Dyslokacje mieszane - powstają w wyniku oddziaływania dyslokacji krawędziowych i śrubowych Pytanie nr 11 Mechanizmy przemieszczania się dyslokacji . Defekt Frankla- przesunięcie atomu z węzła sieci w pozycję między węzłową i równoczesnym utworze -niu atomu międzywęzłowego i wakansu . Defekt Frankla występuje w sieciach metali o stosunkowo dużych odległościach między atomami gdyż wtedy atom może łatwo zająć miejsce w międzywęźlu . W metalach w których odległości między atomami są stosunkowo małe defekty Frankla występuja w niewielkim stopniu . Rys. Defekt Schotkiego - atom przeska - ku je w puste miejsce wakansu ; jest to brak w strukturze jednocześnie kationu i anionu . Rys: Pytanie nr: 17 Mechanizmy odkształcenia plastycznego-charakterystyka Poślizg-polega na przemieszczeniu się jednej części kryształu względem drugiej w wyniku migracji dyslokacji w płaszczyznach poślizgu i wzdłuż tych samych kierunków . Budowa obu części kryształu pozostaje nienaruszona Doświadczalnie stwierdzono że poślizgi w danej sieci krystalograficznej nie zachodzą we wszystkich płaszczyznach . Kierunkami poślizgu są wyłącznie kierunki , dla których wektory Burgersa dyslokacji są równoległe do kierunków rozmieszczenia atomów . System poślizgu -(kombinacje płaszczyzny i kierunku). Pasmo poślizgu- przypadkowe linie poślizgu rozłożone nierównomiernie i ułożone w zagęszczonych warstwach . schemat poślizgu: Bliżniakowanie - polega na jednorodnym ścinaniu kolejnych warstw atomów Bliżniakowanie . Zbliżniaszczone części kryształu są lustrzanym odbiciem kryształu macierzystego Efekt krystalograficzny jest równoważny obrotowi . Udział obu mechanizmów zależny jest od struktury kryształu . W bardzo plastycznych metalach o strukturze A1 (Al.,Cu,Ag)dominuje poślizg , a w A3 lub innych nieregularnych (Cd.,Zn,Sb)-Bliżniakowanie Rys : Pytanie nr : 18 Pojęcie umocnienia -krzywe umocnienia monokryształów o sieci A1 A2 A3 Umocnienie -spowodowane jest zmniejszeniem się zdolności przemieszczania dyslokacji wskutek ich wzajemnego blokowania oraz oddziaływania a przeszkodami tj. Granicami ziarn , wydzieleniami i atomami obcymi. Umocnienie zależy od stuktuty krystalicznej. Krzywe umocnienia dla monokryształów: Umocnienie monokryształu o strukturze A1 wykazuje trzy stadia . I stadium , łatwego poślizgu (mała i stała szybkość umocnienia) wynika ze wzrostu dyslokacji . II stadium szybkiego umocnienia (duża i stała szybkość umocnienia ) jest rezultatem oddziaływania dyslokacji w aktywnych systemach . III stadium zdrowienia dynamicznego (malejąca szybkość umocnienia )jest rezultatem zmniejszenia gęstości dyslokacji krawędziowej Monokryształy o strukturze A3 wykazują (Mg)wykazują tylko I stadium Łatwego poślizgu , a monokryształy o strukturze A2 (np.Fe) tylko III stadium Pytanie nr : 19 Zgniot . Wielkość odkształcenia plastycznego metalu dla celów technologicznych określa się tzw. Gniotem . Z= ΔA * 100% Ao A - przekrój pola poprzecznego Ao -przekrój początkowy ODKSZTAŁCENIE PLASTYCZNE - rozumie się odkształcenie trwałe powstałe w wyniku jego obciążenia i pozostaje w nim po całkowitym usunięciu obciążenia , bez naruszania materiału . Odkształcenie plastyczne poza zmianą kształtu i zmian wymiarów powoduje zmiany mikrostruktury : stanu naprężeń , właściwości . Całokształt tych zmian określa się ,, zgniotem „” . Odkształcenie następuje głównie poprzez poślizg , zachodzący wzdłuż płaszczyzn i kierunków łatwego poślizgu , typowych dla struktury krystalicznej kryształu . Zgniot powoduje rozdrobnienie ziaren metalu na odłamki . Badania miękkiej stali po przeróbce na zimno w różnym stopniu , wykazują że w miarę wzrostu stopnia przeróbki , wytrzymałość na rozciąganie Re zwiększa się, a wydłużenie maleje . Dostatecznie duże gnioty doprowadzają do zgodności określonego kierunku krystalograficznego z kierunkiem największego odkształcenia , czyli do statycznie uprzywilejowanej orientacji ziaren - do utworzenia tekstury odkształcenia . Tekstura wywołuje anizotropie właściwości , głównie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia . Zmianom mikrostruktury towarzyszy pojawienie się naprężeń własnych wywołanym nierównomiernym odkształceniom metalu .Wyróżmiamy naprężenia : -podmikroskopowe I rodzaju ( spowodowane odkszałceniami wewnątrzkrystalicznymi ) -mikroskopowe II rodzaju ( odkszałcenia międzykrystaliczne np.; obroty) - makroskopowe III rodzaju(między warstwami metalu , spowodowane nierównomiernym odkszałceniem na przekroju metalu ) . Pytanie nr : 20 Pojecie i etapy rekrystalizacji Rekrystalizacja- obejmuje Wszystkie zmiany , procesy związane z ruchem szerokokątnych granic ziaren , w wyniku których następuje zmiana wewnętrznej orientacji . W wyniku tego następuje wzrost ziarn . Warunkiem rekrystalizacji jest stopień odkształcenia metalu , większy od tzw. Odkształcenia krytycznego . Obserwujemy kilka rodzajów rekrystalizacji . Etapy rekrystalizacji : zdrowienie 2. rekrystalizacja pierwotna rekrystalizacja równomierna rekrystalizacja wtórna Zdrowienie - proces wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej , dzięki wzajemnemu oddziaływaniu . Podczas zdrowienia zachodzi ; dyfuzja i anihilacja defektów punktowych ;anihilacja dyslokacji o przeciwnych wektorach ;kurczenie się pętli dyslokacyjnych ;Proces polega na częściowym zaniku naprężeń wewnętrznych i zniekszaceń siatki przestrzennej w metalu odkształconym na zimno . Rekrystalizacja pierwotna - występuje bezpośrednio w odkształconym metalu i jest procesem powstawania nowych zarodków , wolnych od nadmiaru defektów ziarn , które następnie rozrastają się kosztem odkształconej osnowy . Polega na tworzeniu się zarodków nowych ziarn i ich rozroście . Zachodzi w skutek migracji szerokokątnych granic ziarn . Rekrystalizacja równomierna - polega na wzroście średniej wielkości ziarn ; zależy od : zróżnicowania wielkości i kształtu ziarn ; temp.; dążenia układu do zmniejszenia energii swobodnej :Jest to wzrost selektywny : rosną ziarna większe , a mniejsze zanikają . Rekrystalizacja wtórna - zachodzi w wysokiej temp. i stanowi specjalny przypadek rozrostu ziarn , w których selektywnemu rozrostowi ulęgają tylko niektóre z zrekrystalizowanych ziarna , a po całkowitej rekrystalizacji wytwarza się gruboziarnista struktura -krucha ; odmienna od pierwotnej . Temp rekrystalizacji :Tr = ( 0,3-0,6)Tt Pytanie nr : 21 Pojęcie i podział stopów metali. Stop- substancja dwu lub wielo składnikowa , makroskopowa wykazująca właściwości mataliczne w której co najmniej jeden ze składników jest metalem . Podział stopów : jednofazowe , wielofazowe ; wszystkie stopy powstają w wyniku rekrystalizacji . Stopy metali są bardziej dogodne są bardziej wytrzymalsze i twardsze , tańsze od czystych metali, moga mieć też cenne właściwości fizyczne i chemiczne , można osiągnąć też poprawę właściwości technologicznych . Większość stopów można otrzymać przez stopienie ze sobą czystych metali przez redukcję rud zawierających składniki stopu , przez dyfuzję składników w stanie stałym , przez sprasowanie składników w stanie sproszkowanym i następnie spiekanie , wreszcie prze elektrolizę wodnych roztworów odpowiednich metali przy jednoczesnym osadzeniu na katodzie obydwu składników W stopach dwuskładnikowych w zależności od poszczególnych pierwiastków w dwuskładnikowych układach równowagi obserwuje się :rozpuszczalność nieograniczoną w stanie ciekłym , a w stanie stałym rozpuszczalność nieograniczoną lub rozpuszczalność ograniczoną Jeżeli obydwa metale mają temp. topnienia zbliżone , to na ogół stopy z nich tworzone maja niższą temp. topnienia od temp. topnienia obydwu składników Pytanie nr 22 Podział roztworów stałych . Roztwór stały jest jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej. Roztwór stały podstawowy- to roztwór którego rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu. Roztwór stały wtórny - roztwór którego rozpuszczalnikiem jest faza metaliczna . Podział: ciągłe- w których występuje nieograniczona rozpuszczalność składników w stanie stałym graniczne- o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym . Pytanie nr :23 Reguła tworzenia roztworów stałych . (Hume -Rothego) Roztwór stały - występuje wtedy gdy w strukturze kryształu obok atomów podstawowych występuja atomy innego pierwiastka . 1 . Reguła elektrowartowości ujemnej. Im jeden składnik jest bardziej elektrododatni , a drugi elektroujemny tym większa skłonność do tworzenia faz międzymetalicznych 2. Reguła wielkości atomów . Jm większa różnica wielkości promieni atomów rozpuszczalnika i składnika rozpuszczalnika tym mniejszy zakres rozpuszczalności . Gdy stosunek promieni atomowych jest mniejszy od 1,08 powstają roztwory stałe ciągłe . Gdy stosunek promieni atomowych jest większy od 1,15 powstają roztwory stałe graniczne o rozpuszczalności mniejszej od 1% . 3.Reguła typów sieci :gdy składniki mają ten sam typ sieci możliwe jest powstanie roztworów stałych ciągłych , w innym przypadku powstają roztwory stałe graniczne . 4.Reguła względnych wartowości : metal o mniejszej liczbie elektronów walencyjnych łatwiej rozpuszcza metal o większej liczbie elektronów walencyjnych nią odwrotnie . Dotyczy to miedziowców (Cu, Ag, AU)z innymi metalami. Pytanie nr :24 Pojęcie i podziała faz międzykrystalicznych. Faza- cześć układu , która ma wewnątrz jednakowe własności i oddzielona jest od reszty układu powierzchnia podziału nosząca nazwę granice faz . Rys. W wyniku krzepnięcia stopów otrzymujemy : roztwory stałe , fazy międzymetaliczne . Fazy międzymetaliczne Powstaja w wyniku połączenia metal- metal, lub metal- niemetal . Cechy faz międzymetalicznych : -struktura krystaliczna fazy różni się od struktury każdego ze składników .; -atomy każdego ze składników wykonują u[porządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej ( faza międzymetaliczna ma określona budowę krystaliczną ) ;- w oddziaływaniach pomiędzy metalami przeważa wiązanie metaliczne . ;-wzajemne stosunki ilościowe składników rzadko odpowiadają wartościom chem. pierwiastków jakie wykazują one w związkach chemicznych . Fazy międzymetaliczne oznacza się wzorem : Am Bn , np. Cr23 C7 . W fazach tych przy ściśle określonym stężeniu składników jak również w pewnym zakresie stężeń i wtedy tworzą roztwory stałe równo węzłowe , międzywęzłowe i pustowęzłowe. Fazy równo węzłowe Fazy eletkronowe-różnowęzłowy roztwór stały - powodują wyraźne właściwości metaliczne , strukturze fazy warunkuje stężenie elektromowe. ; fazy Laswrsa- tworza je pierwiastki o stosunku promieni. ra/rb =1,225 . A b2 - ogólny wzór Lawersa. ; fazy międzywęzłowe-tworzą się pomiędzy metalami przejściowymi a metaloidami Fazy międzymetaliczne - o strukturach stałych (m4x, m2x ,mx, mx2), fazy o strukturach złożonych (BORKI, azotki, węgliki żelaza, kobaltu, manganu, niklu chromu. ) Pytanie nr: 25 Pojęcie dyfuzji ; I i II prawo Ficka Dyfuzja - jakakolwiek względna zmiana położeń atomów w sieci zachodzące pod wpływem wzbudzenia termicznego w ośrodku stacjonarnym. Jest aktywowanie cieplne transportem atomów przez materię . Proces obserwuje się we wszystkich stanach skupienia . Początkowo myślano że siłą napędową dyfuzji jest gradient stężenia . Procesy dyfuzyjne są nieodwracalne i towarzyszy im wzrost stopni układu . Dyfuzja rządzą prawa Ficka Teoria Ficka przy założeniu obecności gradientu stężenia , przyjmuje się za miarę skuteczności procesu strumień dyfuzyjny I dany jest zależnością : I = -D dC/dx D - współczynnik dyfuzji dC/dx -gradient stężenia dyfuzyjnego pierwiastka . . Znak minus wynika z przyjęcia kierunku dyfuzji za dodatni , przy odwrotnym kierunku gradientu stężenia . Współczynnik dyfuzji zależy od rodzaju dyfuzyjnego pierwiastka , struktury krystalicznej materiału , w którym dyfuzja zachodzi , oraz od temp. D = Do exp. -Q/k*T Do- stała zależna od sieci krystalicznej k-stała Baltzmana 1,34*10^-23 J*1/K G energia aktywacji atomu T- temp. w sieci bezwzględnej dyfuzja przyjmuje dwa zjawiska : dyfuzję (właściwą ) oraz samo dyfuzję .II -prawo Ficka dC/dt =Dd/dx (dC/dx) zmiana stężenia w czasie zależy od gradientu i współczynnika dyfuzji. Mechanizmy dyfuzji: -wakansowy-atomy przemieszczają się drogą wymiany z wakansami -międzywęzłowy- atomy międzywęzłowe przemieszczają się do sąsiednich luk ; po granicach ziarn ; przez dyslokacje . Szybkość dyfuzji jest większa w materiale drobnoziarnistym niż w gruboziarnistym , różnica jest większa w niskich temp. , a mniejsza w wysokich . Pytanie nr : 26 Reguła faz Gibssa . Reguła faz służy w metaloznawstwie do teoretycznego sprawdzenia wyników badań stopów metali i uzasadnienie doświadczalnych krzywych chłodzenia oraz wykresów równowagi . Równowaga fazowa - jest to współistnienie w stanie równowagi termodynamicznej stosunek ilościowy faz . Reguła faz Gibssa należy do podstaw chemii fizycznej. W ogólnej postaci określa ilość stopni swobody Z , tj. . liczbę wielkości , których zmiana nie narusz układu równowagi (temp. ciśniecie ), nie powoduje naruszenie lub powstanie nowych faz . Z = S- f +1 S- liczba składników , f- licz ba faz Z- liczba stopni swobody Przy Z=0 układ jest niezmienny , bez naruszania równowagi między fazami nie można zmienić temp. , ani stężenia żadnej fazy . Przy Z =1 układ jednoimienny , możemy zmienićś temp. lub stężenie jednej fazy. Przy Z=2 układ dwumienny . Liczba składników -substancje proste lub złożone z ,których w określonych warunkach mogą tworzyć Wszystkie fazy danego układu . Pytanie nr :28 Układ równowagi żelazo -węgiel. Na osi poziomej wykresu równowagi Fe-C odkłada się zawartość węgla (100% Fe-C -6,67%C) , na osi pionowej temperaturę. Każdy punkt wykresu przedstawia określony stop przy określomej trmp. .Wykres stopów Fe-C jest wykresem złożonym . Przemiany w tych stomach przebiegają bowiem nie tylko w czasie krzepnięcia ciekłego stopu , lecz również w stanie stałym wskutek przechodzenia żelaza z jednej odmiany w drugą . Górna część wekresu powyżej liniABCD jest krzywą początku krzepnięcia stoów w Fe -C , stopy znajdują się w stanie ciekłym . Temp. 1539oC to temp. Krzepnięcia i topmięcia czystego żelaza . Stop eutektyczny zawierający 4,3%C , również topi się i krzepnie w punkcie eutektycznym ,, C ” przy stałej temp. 1139^oC . W stanie stałym ma on charakterystyczną ziarnistą strukturę eutektyki -LEDEBURYT Wszystkie pozostałe stopy topią się i krzepną stopniowo w pewnym zakresie temp. wzdłużżż prostej AB wydziela się początkowo z ciekłego stopu roztwór stały δ , który przy temp. 1492^oC ulega przemianie peryktektycznej na poziomej HIB Pozostały ciekły stop reaguje wówczas z roztworem stałym , tworząc w punkcie J sam AUSTENIT ( δ ) , na lewo od ,, J „” AUSTENIT + ROZTWÓR STAŁY δ , na prawo AUSTENIT + CIEKŁY STOP . Na prawo od punktu ,,B„wzdłuz prostej BC oraz poniżej niej wydzielają się stopniowo ciekłego stopu kryształy austenitu , bogatego w trudniej topliwe żelazo , pozostały ciekły stop wzbogaca się tym o węgiel . Tego rodzaju przebieg krzepnięcia cechuje krzywa JE , poniżej której stopy składają się wyłącznie z kryształów austenitu γ . Krzepnięcie stopów zawierających 2-4,3%C kończy się na prostej EC , wzdłuż której pozostały jeszcze ciekły stop o składzie eutektycznym przekształca się przy stałej temp. w LEDEBURYT . W ten sposób poniżej EC struktura krzepnięcia skład a się z austenitu i ledeburytu . Stopy zawierające od 4,3 -6,67%C zaczynają krzepnąć wzdłuż krzywej CD. Wydzielają sięprzy tym kryształy pierwotnego cementytu wskutek czego pozostały ciekły stop ubożeje w węgiel . Kryształy cementytu wydzielają się w miarę spadku temp. Aż do prostej CF , na której pozostały ciekły stop osiągnowszy , skład eutektyczny krzepnie przy stałej temp. Po zakrzepnięciu stopy o zawartości powyżej 4,3 %C mają strukturę γ , złożoną z CEMENTYTU i LEDEBUTYTU . Dolna część wykresu .Linia GS określa początek wydzielania się ferrytu z austenitu . Z przebiegiem jej wynik, że temp. powstawaniwa ferrytu wynoszcego dla czystego żelaza 910^oC spada do temp. 723^oC dla stopu zawierającego 0,80%C ferrt zawiera najmniej 0,025%C , toteż wydzielanie się go z austenitu wzdłuż lini GS , w stopach pozostałych poniżej 0,8%C powoduje wzrost zawartości węgla w austenicie i osiągnie 0,80%C ( punkt S ) , na lini PS zachodzi przeniana euktoidalna : austenit o składzie 0,80%C przemienia się w PERLIT . W punkcie S oraz wzdłuż lini PS przebiega przeniana w której wyniku austenit przekształca się w PERLIT . Perlit nie jest eutektyką lecz eutektoidem , bo powstaje z roztworu stałego , a nie z ciekłego stopu . Linia ES jest granicą pozpuszczalności węgla w austeicie , malejąca w miarę spadku temp.od 2,0%C przy 1130^oC do 0,80%C przy 723^oC Linia ES jest początkiem wydzielania się cementytu wtórnego , podczas chłodzenia austenitu zawierającego0,80%C W miarę wzrostu wydzielania się bogatego w węgiel cemen-tytu do prostej PSK . Wzdłuż prostej PSK przebiega we wszystkich stopach przeniana perlityczna z austenitu wyłania się perlit . Krzywa PQ odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w ferrycie , w miarę spadku temp. Maleje do 0,080%C przy 20^oC . Wzdłuż PQ wydziela się trzeciorzędowy cenentyt . Wewnątrz OGPQ struktura stopów składa się wyłącznie z ferrytu .W obszar AHN stop ma stukturę ferrytu α(δ). AB - likwidus , początek wydzielania się fazy α(δ) BC- likwidus , początek wydzielania się fazy γ CD. -likwidus początek wydzielania się cementytu pierwotnego AH solidus koniec krzepnięcia fazy α(δ) HJB- linia przemiany peryktycznej ciecz + roztwórα(δ)=roztór γ JE solidus , koniec krzepnięcia roztworu γ DF-solidus , wydzielanie się cementytu pierwotnego ECF- linia przemiany eutektycznej ciecz = roztwór γ + cementyt HN- początek przemiany alotropowej α(δ) w γ JN- koniec przemiany alotropowej α(δ) w γ ES- początek przemiany cementytu wtórnego GOS- początek przemiany alotropowej γ w α GMP- koniec przemiany alotropowej γ w α PSK-linia przemiany eutektoidalnej roztwór γ = roztwór α +cementyt PQ - początek wydzielania się cementytu trzeciorzedowego Pytanie nr 29 Charakterystyka :ferrytu , austenitu , cementytu, perlitu , ledeburytu, i ledeburytu przemienionego. austenit -są to roztwory stałe w żelazie γ, powyżej temp. 910 ;jest to roztwór międzywęzłowy , luki oktendrytyczne maja kształt kulisty , powoduje to większą rozpuszczalność ; nie można go zobaczyć tylko pod mikroskopem ; rm-do 800mpa ;twardość -200hb ; atomy węgla znajdują się narożnikach elementarnego sześcianu i w środku każdej jego ściany . mikrostruktura austenitu składa się z charakterystycznych jednorodnych ziaren , w których występuja tzw. bliźniaki . austenit jest niemagnetyczny , ciągliwy i przy próbie rozciągania wykazuje duże równomierne wydłużenie próbki. ferryt- roztwór stały w żelazie α, międzywęzłowy , atomy węgla umieszczają się w lukach , występuje umocnienie w stosunku do żelaza ; rm-300mpa ; twardość- 80 hb ; ferryt ma sieć przestrzennie centryczną , ma niska granicę sprężystości , niewielką twardość , duże wydłużenie , przewężenie , udarność . w temp. 770 temp. Curie żelazo α staje się ferromagnetyczne perlit - mieszanina euktoidalna , powstaje z austenitu (0,77%c), ma budowę płytkową , cementyt ,ferryt stosunek grubości płytek 7 i 1 ; występuje powyżej temp.723 ; płytki cementytu w perlicie odbija światło w sposób swoisty ; właściwości mechaniczne perlitu zależą od stopnia rozdrobnienia (dyspersji)cząsteczek cementytu. perlit jest składnikiem węglowych stali wyżarzonych , jak również surówek szarych , w których sam lub łącznie z ferrytem stanowi osnowę w której znajduje się grafit . pod małym powiększeniem perlit wygląda jak składnik jednorodny. Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierająca 4,3%c trwała w temp. od 723 do 1135 ; jest bardzo trwały i kruchy , twardość -400 hb , w temp. 723 powstaje ledeburyt przemieniony występuje jako składnik surówek i żeliw białych podeutektycznych , eutektycznych , nadeutektycznych oraz surówek i żeliw połowiczych . ledeburyt przemieniony -mieszanina perlitu i austenitu , utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytem w perlit , powyżej temp.723 cementyt- węglik żelaza fe3c , o zawartości węgla 6,67%, może występować w trzech odmianach pierwotny (powstaje z cieczy , jeśli jest w niej więcej niż 4,3%c), drugorzędowy (powstaje podczas chłodzenia austenitu),trzeciorzędowy (powstaje z ferrytu wydzielający się wzdłuż lini pq , twardość -750hb, 65hrc , wyróżnia się kruchością jest odporny na trawienie , ma wygląd błyszczący . w normalnej temp. jest on ferromagnetyczny i dopiero po nagrzaniu do temp. 210 staje się paramagnetyczny i takim zostaje już do temp. topnienia . Pytanie nr :33 Podział i charakterystyka staliw węglowych . Staliwa - są to odlewy części maszyn i urządzeń , podlegające dużym obciążeniom i pracujące w środowiskach nieagresywnych w temp. do 600. Klasyfikacja staliwa jest identyczna jak stali ; staliwa maja duży skurcz odlewniczy 1,6-2,1% i wymagają odlewania tylko do formy w temp. 1600-1700 C ; wytrzymałość i plastyczność jest nieco mniejsza od stali ; własności mechaniczne staliwa poprawia obróbka cieplna , poddaje się ujednorodnieniu w temp. 1050-1150 C , dla zmniejszenia segregacji dendrytycznej , ale zabieg poprawia wzrost ziarna austenitu . Podział staliw : zwykłej jakości - odbierane na podstawie właściwości mechanicznych staliwa niskowęglowe -0,1-0,25%C używa się na silnie obciążone odlewy i koła elektrowozów , wagonów , koła jezdne skrzynie rozrządu , korpusy pras , młotów staliwa wyższej jakości -odbierane na podstawie właściwości mechanicznych i składu chemicznego ; gatunki;200-400w 230-450w, 270-480w , 340-550 w. Staliwa wysokowęglowe - 0,4-0,6%C używa się na odlewy bardzo silnie obciążone i narażone na ścieranie : koła zębate napędów . staliwa średniowęglowe -0,2-0,4%C używa się na odlewy przenoszące niewielkie albo udarowe obciążenia i korpusy silników elektrycznych , ty lnice kadłubów statków , stery , kotwice . Budowa staliw : globalna (ziarnista ) ; Widmanstanhena -iglasty ferryt na tle perlitu . Pytanie nr :35 Modyfikacja żeliwa Modyfikacją - nazywamy proces oddziaływania na proces grafityzacji Pytanie nr : 36 Żeliwo sferoidalne - oznaczenie , właściwości , zastosowanie Żeliwo sferoidalne - polega na dodaniu do kąpieli magnezu lub cezu w celu wymuszenia wydzielania grafitu w postaci sferoidalnej ( kulistej) W zależności od osnowy rozróżnia się żeliwo sferoidalne ferrytyczne , perlityczne Właściwości : własności zbliżone do staliwa własności plastyczne najmniejsze gdy ma strukturę ferrytyczno-perlityczna tłumi drgania dobre właściwości plastyczne wytrzymałościowe Przez odpowiednią obróbkę cieplna można podnieść , lecz kosztem własności wytrzymałościowych własności plastyczne Żeliwo o osnowie perlitycznej ma wytrzymałość na rozciąganie i twardość największą ; o osnowie ferrytycznej najlepsze właściwości plastyczne Zastosowanie : części maszyn części konstrukcji samochodowych i traktorowych ; wały korbowe ; wały rozrządcze ; pierścienie ; pierścienie tłoczkowe ; w budowie obrabiarek : na koła zębate ; cylindry wrzeciona , korpusy można stosować jako odkuwki stalowe części konstrukcyjnych . Gatunki : 350-22 ; 400-18 ; 400-15 ; 450-10 ; 500-7 ; 550-3 ; 600-2 ; 700- 2 ; 800- 2 ; 900-2 . Pytanie nr 37 Żeliwo ciągliwe -oznaczenie , właściwości , zastosowanie . Podział żeliwa ciągliwego : białe ; szare ; perlityczne Żeliwo ciągliwe-odlewa się jako żeliwo białe , które wyżarza się w celu rozłożenia cementytu na grafit i żeliwo , czemu może towarzyszyć częściowe odwęglenie żeliwa . W wyniku wyżarzania powstaje plastyczne i dobrze obrabialne żeliwo ciągliwe . Zastosowanie:Walce ; w budowie samochodów ; wagonów ; maszyn rolniczych ;do produkcji armatury Właściwości : dobra ciągliwość , skrawalnośc udarnośc , podczas odlewania wykazuje duży skurcz , Metody otrzymywania żeliwa ciągliwego : amerykańska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej , następnie zmiqna postaci występowania węgla bez zmiany jego ilości ; otrzymujemy żeliwo ciągliwe szare ( ciemny przełom) Fe^3C=2Fe+ C europejska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa bisłego w atmosferze dzięjki czemu następuje rozkład cementytu i modyfikowanie jego częsci do atmosfery ; otrzymuje się żeliwo białe (jasny przełom) Zeliwo ciągliwe perlitycznie - otrzymuje się w wyniku wyżarzania z żeliwa białego w atmosferze obojętnej i w temp. 900-1050oC w czasie 15h i chłodzeniu w powietrzu . Przykład oznaczenia : CŻ-37-12( ferrytyczne ); CŻ30-3(perlityczne) Pytanie nr :38 Definicja i cel stosowania wyżarzania :normalizującego , zupełnego, izotermicznego, ujędrniającego . Głównym celem wyżarzania jest polepszenie skrawalności tłoczności stali. Usunięcie wad wewnętrznych i nadanie im drobnoziarnistości oraz polepszenie ich własności plastycznych. Wyżarzanie zupełne -polega na nagrzaniu próbki do temp. 30-50 C powyżej prostej GSK z wygrzewaniem e tej temp. i na powolnym chłodzeniu wraz z piecem . Do wyżarzania zupełnego stosuje się piece z wysuwanym trzonem . Przez ten rodzaj otrzymujemy strukturę e drobnoziarnista , uwolniona od naprężeń wewnętrznych , stal staje się miękka i ciągliwa , zmniejsza się twardośc . Prze wyżarzanie przedmioty układa się w skrzyniach , które wypełnia się piaskiem . Najlepsze wyniki uzyskuje się stosując atmosferą ochronną . Wyżarzanie ujędrniające - Takiemu wyżarzaniu poddaje się wlewki lub odlewy ze stali chromowo-niklowych , manganowych . celem jest ujędrnienie składu chemicznego , obniżenie zawartości gazów , zwiększenie jednorodności struktury . Polega na nagrzaniu bliskiej temp. solidus 1000-1200 , długotrwałym wygrzewaniu , aż do zajścia dyfuzji w celu wyrównania składu chemicznego i chłodzenie w powietrzu . Wyżarzanie normalizujące - polega na nagrzaniu próbki stali podeuktoidalnej lub staliwa do temp.50 powyżej A3 , a stali nadeuktoidalnej powyżej Acm , wygrzaniu w tej temp. w czasie potrzebnym do osiągnięcia roztworu stałego węgla w żelazie γ(austenitu) i następnym chłodzeniu w spokojnym powietrzu . cel: otrzymanie równomiernej i rozdrobnionej struktury . Polepsza własności mechaniczne w pewnych przypadkach poprawia podatność ich do obróbki mechanicznej przez skrawanie . Wyżarzanie izotermiczne - polega na nagrzaniu stali do stanu austenitycznego , przyśpieszonym chłodzeniu do temp. leżącej w zakresie przemiany perlitycznej i wytrzymaniu w tej temp. wystarczająco długo dla całkowitego zakończenia przemiany , a następnie chłodzeniu w powietrzu . Ten rodzaj pozwala na skrócenie czasu wyżarzania stali stopowych z 15h do 4h oraz na osiągnięcie znaczne lepszej skrawalności za pomocą prostych i szybkich zabiegów . cel :zmniejszenie twardości stali . Pytanie nr: 41 Charakterystyka przemiany martenzytycznej. Przemiana ta inaczej- przemiana bez dyfuzyjna Przemiana zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp. Ms (niższa niż 200) , przy chłodzeniu z prędkością większa od krytycznej. Warunkiem zajścia przemiany jest ciągłe obniżanie temp W zakresie Ms - .Mf , gdzie s- start , F finisz . Rys Prędkość krytyczna - Vk - najmniejsza prędkość chłodzenia przy której następuje ta przemiana . Zarodkami w przemianie martenzytycznej mogą być : Źródła Franka -Read'a ; pętle dyslokacji ;dyslokacje śrubowe ułożone równolegle . Podczas przemiany następuje skoordynowanie przemieszczenie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedziczonych z austenitem . Wszystkie atomy ulęgają ( o ułamek odległości międzywęzłowej ) przemieszczeniu względem atomów sąsiednich . Granice ziarn martenzytu położone są wzdłuż nieodkszkałconej i nie ulegającej powrotowi płaszczyzny zwanej płaszczyzną Habitus ( niezmienną ). Rys . Morfologia martenzytu: martenzyt listowny - występujący w większości stopów Fe-C . Cechuje się duża gęstością dyslokacji -wewnątrz listwy. Grubość listew wynosi 0,1-3μm . Pomiędzy listwami występuja granice wąskoskośne lub bliźniacze . Listwy tworzą pakiety oddzielone od siebie granicami szerokokątnymi. Rys. Martenzyt płytkowy- powstaje w nielicznych stopach Fe-C . Płytki maja kształt zbliżony do soczewek . Austenit szczątkowy- objętość właściwa martenzytu jest 0 5% większa od objętości austenitu ; podczas przemiany martenzytycznej pozostaje pewna ilość austenitu , w którym występują naprężenia ściskające , hamujące lub uniemożliwiające jego przemianę . rys Pytanie nr: 42 Charakterystyka przemiany bainitycznej . Jest to przemiana mieszana ( pośrednia ) - dyfuzyjna i bez dyfuzyjna . Zachodzi w zakresie temp. 500-200 . Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczenie węgla w austenicie do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel w pobliżu granic dyslokacji . W obszarach przechłodzonego austenitu o małym stężeniu węgla i wysokiej temp. Ms zachodzi bez dyfuzyjna przemiana martenzytyczna . W obszarach o dużym stężeniu węgla zachodzi dyfuzyjny proces wydzielania się bardzo drobnych węglików , w wyniku tego tworzą się nowe obszary niskowęglowego austenitu ulegające dyfuzyjnej przemianie martenzytycznej . Z martenzytu podczas dalszego chłodzenia następuje wydzielenie cementytu i węglika *, a osnowa staje się ferrytem przesyconym węglem . Rozrost bainitu kontrolowany jest szybkością dyfuzji węgla w austenicie , a nie szybkością przemiany martenzytycznej . Morfologia bainitu . Bainit górny - (pierzasty) powstaje w zakresie temp. 550-400 . Skład się z ziarn ferrytu przesyconego węglem i drobnodysporcyjnych węglików oraz austenitu szczątkowego. Rys. Bainit dolny - (iglasty) powstaje a zakresie temp.400-200 . Składa się z ferrytu w postaci listwowej przesyconego węgla , płytkowych węglików w równoległych rzędach ściśle zorientowanych względem listew ferrytu oraz austenitu szczątkowego Rys. Twardość bainitu ok. 400HB Pytanie nr : 43 Rodzaje i cel stosowania odpuszczania . Odpuszczaniem. - nazywa się zabiegi polegające na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temp. punktu przełomowego Ac1 723oC , wygrzaniu w tej temp. , a następnie powolnym lub szybkim chłodzeniu . Odpuszczanie w niskiej temp. - przeprowadź się przy temp. 300 C .Głównym celem jest usunięcie naprężeń wewnętrznych przy jednoczesnym zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie . W odpuszczaniu nie ma wyraźnego przejścia od jednej do drugiej struktury ; jest szereg przemian przejściowych . Odpuszczanie w średnich temp - od 250-500 C , ma na celu uzyskanie wysokiej sprężystości przy dostatecznej ciągliwości utrzymanie wysokiej wytrzymałości . Odpuszczanie w wysokich temp. -w zakresie temp. 500-Ac1. ma na celu uzyskanie bardzo wysokiej udarności przy możliwie jeszcze dobrej wytrzymałości Odpuszczaniu towarzyszy złożony prosec subtelnuch zmian strukturalnych . W celu odpuszczania piece wyposaża się w specjalne wentylatory w celu wytworzenia specjalnej atmosfery podczas odpuszczania , korzysta się z kąpieli solnych , olejowych lub piaskowych . Odpuszczanie wysokie w temp.- 500-650 C ; udarność Pytanie nr 45 Zjawisko kruchości odpuszczania Kruchość odpuszczania -zjawisko przejawiające się zmniejszeniem udarności w stalach nisko i średnio stopowych odpuszczonych w zakresie 400-600 temp. w szczególności 500-525temp. Stale zahartowane i odpuszczone w identyczny sposób po odpuszczeniu chłodzone w oleju i wodzie uzyskują znacznie większą udarność niż stale chłodzone po odpuszczaniu w powietrzu . Zjawisko to dotyczy stali: mangamowych , chromowych, chromowo-niklowych. Sądzi się że zjawisko kruchość odpuszczania spowodowane jest segregacją manganu , chromu , niklu na granicach ziaren austenitu i ferytu .Kruchość odpuszczania zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń , dodatki molibdenu wolframu szybkie studzenie . Nieodwracalna kruchość odpuszczania - występuje przy odpuszczaniu w zakresie 200-300 C i zwana jest kruchością 300 związana jest z rozpuszczaniem się węglika *w osnowie martenzytu odpuszczonego co powoduje wzrost węgla i wzrost naprężeń sieciowych oraz zarodkowanie cementytu na dyslokacjach i segregacja fosforu , cyny . Zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń oraz odpuszczanie e temp. niższych od 200 wyższych od 400 . Pytanie nr 46 Nawęglanie stali sposób i cel . Nawęglanie- proces nasycania warstwy powierzchniowe stali węglem . Polega ono na nagrzaniu stali w odpowiednim ośrodku do temp. powyżej Ac3 i wygrzaniu w tej temp. przez pewien czas wystarczający , aby zaszła dyfuzja węgla w stal aż do żądanej grubości warstwy i następnie na powolnym chłodzeniu . Proces nawęglania wiąże się z rozpuszczalności węgla w żelazie . Na skutek nawęglania wytwarza się w warstwie powierzchniowej struktura nadeuktoidalna lub euktoidalna . Celem procesu jest otrzymanie warstwy odpornej na zużycie i naciski powierzchniowe . Proces ten może być realizowany w ośrodkach ;gazowych ;cieczowych . wady nawęglania : występowanie warstwy siatka cementytu drugorzędowego , gwałtowne przejście struktury nawęglonej do rdzenia , pojawienie się miękkich plam . Do nawęglania stosuje się stale niskostopowe wyższej jakości (10,15,20), oraz stale konstrukcyjne do nawęglania 15H,20H ,18H . Zaletą nawęglania w ośrodku cieczowym jest możliwość bezpośredniego hartowania oraz znacznie krótszy czas procesu . Nawęglanie w gazach - atmosferę gazowa stanowią CO H2 oraz N2 H2O CH4. Odpowiednie właściwości przedmiotu nawęglonego uzyskuje się w wyniku hartowania i niskiego odpuszczania .Twardość warstwy nawęglonej i obrobionej cieplnie wynosi ponad 60HRC. Pytanie nr 47 Sposób i cel azotowania stali . Azotowanie - polega na wprowadzeniu do warstwy powierzchniowej przedmiotu stalowego zazwyczaj ulepszonego cieplnie ,, azotu „” podczas ogrzewania jej w strumieniu amoniaku ,który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych . Jest to obróbka cieplno-chemiczna Istota procesu azotowania polega na dysocjacji amoniaku na azot i wodór , którego aktywne atomy przenikają w głąb stali . Azotowanie przeprowadza się w strumieniu amoniaku podgrzanego do temp. ok.400 C który najpierw dysocjuje według równania 2NH3= 2N + 3N2. Celem azotowania jest otrzymanie dobrej odporności na działanie zmiennych naprężeń mająca dużą wytrzymałość na zmęczenie . Zwiększa odporność stali na działanie korozji atmosferycznej , wody zwykłej i słonej . Daje większa odporność na ścieranie i twardość niz. nawęglanie ; poprawia własności mechaniczne rdzenia ; niższa temp. zabiegu ; Normalnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach , które wykazują duża skłonność do tworzenia twardych azotków jak ;glin, tytan; wanad. Fosforowanie powierzchni przyśpiesza proces azotowania . Zalety ; niska temp. 480-650 C ; otrzymujemy twardą warstwę bez potrzeby hartowania co pozwala uniknąć wad . Pytanie nr : 48 Konstrukcja wykresów CTPi i CTPc C - czas ;T - temp.; p-przemiana; i- izotermiczna ; c - chłodzenie ciągłe Wykresy te umożliwiają określenie mikrostruktury stali po hartowaniu z różnymi szybkościami chłodzenia . Konstrukcja wykresu CTpi 1. austenizujemy próbkę 2 . zanurzamy próbkę w kąpieli chłodzącej o temp. niższej od Ac1 w wodzie 3 Hartujemy w wodzie 4. kolejne próbki wytrzymuje się w kąpieli chłodzącej przez różne okresy czasu , a ponieważ po hartowaniu powstaje martenzyt , więc po wytrawieniu zgładu można odróżnić ciemny perlit od jasnego martenzytu i ustalić jaki % próbki uległ przemianie . rys Pytanie nr: 49 Oznaczenie , charaktreystyka , i zastosowanie stali stopowej konstrukcyjnej : niskostopowej o podwyższonej wytrzymałości , od ulepszania cieplnego, do nawęglania , sprężynowej , łożyskowej . Znak stali: a b c d e f ; e f- ilość dodatków stopowych w % ; c d- liczba określająca rodzaj pierwiastka stopowego ; a b -liczba określająca zawartość węgla w % ; dodatki stopowe: H- chrom , G- mangan, N -nikiel, W -wolfram, F-wanad, J-aluminium,M.-molibden,S-krzem, T-ytan Przykład stali: Stal niskostopowa o podwyższonej wytrzymałości -0,1-0,2%C i około 2%manganu , podstawowy gatunek18G2. Stale te nie podlegają hartowaniu i odpuszczaniu , wykonuje się tylko wyżarzanie odprężające po spawaniu , przed spawaniem trzeba podgrzać . Zastosowanie : budowy silników , budownictwo, Stale do ulepszania cieplnego- skład chemiczny : 0,3-0,5%C ,najczęściej ok.3% dodatków stopowych. Obróbka cieplna: hartowanie po którym następuje wysokie odpuszczanie , hartowanie temp. 820-860 w wodzie lub w oleju . odpuszczanie temp.500-550 , Zastosowanie : sworznie budowa maszyn , koła zębate . Poprzez zastosowanie obróbki cieplnej następuje polepszenie właściwości mechanicznych , wytrzymałościowych , plastycznych . Wpływ dodatków stopowych: chrom-podwyższa hartowność , opóźnia procesy odpuszczania , krzem-podwyższa granicę sprężystości , nikiel-podwyższa hartowność , ciągliwość , obniż temp Przejścia w stan kruchy, molibden-zwiększa hartowność , zapobiega kruchości odpuszczania , wolfram i wanad- zwiększ a hartowność , opóźnia procesy odpuszczania . Gatunki: 30G2, 35SG ,30H ,37HS , 20HGS , 38HM , 40H2MF ,45HN . Stal do nawęglania -zaw. Węgla0,25%, Stale te cechuja się dobrą skrawalnością , odpornością na przegrzania , duża ciągliwością i mała skłonnością do odkształceń plastycznych podczas obróbki cieplnej , głównym dodatkiem stopowym jest chrom , nikiel , mangan , molibden , wolfram wanad .Obróbka cieplna : hartowanie bezpośrednio po nawęglaniu , niskie odpuszczania Gatunki: 15HGN ,17HNM ,15HN ,15HGN ,16HG ,15H . Stale sprężynowe- zawartość 0,4-0,9%C ,gł ówne dodatki stopowe;, mangan, krzem silnie umacniają ferryt , podnoszą granicę sprężystości chrom, wanad, Zastosowanie: sprężyny , resory, Odznaczają się duża wytrzymałością na zmęczenie , wysoka wytrzymałością statyczną dobrymi właściwościami plastycznymi . Gatunki: 45S , 65G ,60SG , 50HF ,50HS ,50HG ,60SGH. Po obróbce cieplnej stale można poddawać piaskowaniu , szlifowaniu , niedopuszalne są na powierzchni jakiekolwiek rysy i pęknięcia . Stal łożyskowe- oznaczenie : L , H- zawartość chromu ; .....ilość chromu w 1/10%. Skład chemiczny: 0,01%C ,1,5%Cr dodatki krzemu, manganu, . Zastosowanie : do produkcji łożysk tocznych . Gatunki:ŁH15 , ŁH15SG . Od tych stali wymaga się dużych twardości jednorodności wysokiej czystości i wysokiej hartowności (austenit szczątkowy jest nieporządny) . Obróbka cieplna ; hartowanie polega na nagrzaniu do temp. ok.,850 , austenizoawnie od 25 do 60 min. , oziębianie w oleju o temp.30-60 oziębianie w temp. ok. 10 . oraz niekiedy wymrażanie (aby usunąć austenit szczątkowy). ; odpuszczanie w temp. ok.180 w czasie ok.2h ; normalizowanie w temp. bliskiej Acm w czasie 30-60min. Stale do azotowania -skład:0,25-0,4%C ,dodatki chrom, molibden, aluminium. Azotowanie stali wykonuje się zawsze po ulepszaniu cieplnym Gatunki;38HMJ ,25H3m. ,33H3MF. Pytanie nr 50 Oznaczenie , charakterystyka i zastosowanie stali stopowej narzędziowej : do pracy na zimno , gorąco , szybkotnącej Stal narzędziowa do pracy na zimno - służą do wykorzystania na narzędzia , które nie powinny się nagrzewać . W czasie pracy w stalach tych w porównaniu z węglowymi , obserwuje się wzrost wytrzymałości na zginanie , skręcanie , wzrost hartowności oraz ciągliwości . Stale te produkuje się jako wysokowęglowe (od 0,75-2,1%C) które zawierają około12%Cr , 10%W, 2,1%V oraz średniowęglowe (0,4-0,6%C) zawierające 0,4-1,5%Cr , 0,4-2,0%W, 0,1-0,6%V . Stale wysokowęglowe służą na narzędzia gdzie jest potrzebna duża odporność na ścieranie i twardość . Dodatki stopowe nadają stali dużą hartowność i obrabialność , odporność na ścieranie dzięki tworzeniu się węglików o dużej twardości Stale średniowęglowe są stosowane do narzędzi o zwiększonej ciągliwości , odporności na obciążenia dynamiczne . Stale do pracy na zimno są dostarczane w stanie zmiękczonym w postaci odkuwek, prętów kutych i walcowatych. Oznaczenie stali to litera N . Zastosowanie : matryce do wykrojników , narzędzia pomiarowe , sprawdziany. Do tych stali zaliczamy : chromowe , chromowo-wandalowe , wolframowe , chromowo-krzemowe. Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco -na narzędzia które w czasie pracy nie ulegną zmianom kształtu i pęknięciom przy silnych dynamicznych naciskach oraz szybkim chłodzeniu i nagrzewaniu w czasie pracy . Wszelkie wady hartownicze są w nich niedopuszczalne . Stale te odznaczają się wysoka twardością nie obniżającą się nawet w czasie wzrostu temp. Skład chemiczny : (0,25-0,55%C) , 5,5%Cr , 1,1%W , 3%Mb , 2% Ni , 10%V . Służą do wyrobu form do odlewania pod ciśnieniem , kuźniarek . Oznaczenie to litera W. Przykłady : WWN1 , WNW2 , WNL, WWS , WCV . Dobór tej stli jest uwarunkowany za pomocą twardości danego narzędzia , i jego zdolności do odkształceń sprężystych w warunkach pracy . Wszystkie stale do pracy na gorąco hartuje się w oleju . Przeważnie są to stale średniowęglowe . Łatwo ulegają odpuszczaniu . Zastosowanie: sworznie wałki, koła zębate , części maszyn . Stale szybkotnące -stale zastosowane na narzędzia skrawające do obróbki skrawania , gdzie ostrze nagrzewa się do temp. 600 , bez obawy szybkiego stopienia się . Oznaczenie S , litery oznaczają dodatki stopowe, cyfry lub liczby określające ilość dodatków w % . obróbka cieplna : wyżarzanie zmiękczające 880 ; hartowanie temp. 1100-1200; odpuszczanie 530-570 . twardość po hartowaniu 64 HRC . Przykłady : SW14 , sW18 , SK5 . stale te bazują na stli chromowo- wolframowej . Skład chemiczny : 8-24%W , 3,5-5%Cr , 0,6-1,4% C do 5% Wa , do 12% Ko , do 9%Mo. Pytanie nr : 51 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie stali stopowej specjalnej : odpornej na korozję , kwasoodpornej Stale odporne na korozję- stale nie ulegające korozji atmosferycznej , wodnej , ziemnej. Oznaczenie : znak stali składa się z cyfry określającej ilość węgla w 1/10 % ; litery i liczb określających ilość w % oraz rodzaj dodatków stopowych Jeżeli na początku stoi O to oznacza że zawartość węgla nie przekracza 0,07%. Jeżeli OO to zawartość węgla nie przekracza 0,03%Głownwe dodatki stopowe to : chrom w ilości większej od 13%powoduje zmianę potęcjału elektrycznego stali z 0,6 V do 0,V i tym samym zwiększający odporność skokowo na korozję ;Tytan do 0,8%; aluminium do 0,3% ; mangan do 15 nikiel do 2% . Stale te można hartować martenzytycznie . Obróbka cieplna : hartowanie temp. 980-1100 ; chłodzenie w oleju lub powietrzu ; odpuszczanie niskie , średnie lub wysokie . Stale zawierające do ok. 17% chromu i mniej niż 0,05%C maja strukturę ferrytyczną w całym zakresie , aż do temp. topnienia . Stale o zawartości ok. 13% Cr z dodatkami azotu i niklu maja mieć w zakresie 1000-1100 strukturę dwufazową -ferryt + austenit . Wzrost zawartości węgla powoduje rozszerzenie pola austenitu . Zastosowanie : przemysł spożywczy , naftowy , papierniczy , sprężyny , noże , łopatki , turbiny . Stale kwasoodporne - podstawowe dodatki ok. 18%Cr , 8%Ni , pozostałe to Mo, Cu , S . Są to przeważnie stale chromowo niklowe , odporne na działanie kwasów azotowego, , kw. Organicznych , roztworów soli , wody morskiej , są to stale spawane w osłonie gazów szlachetnych . Maja strukturę austeniczna . W stalach tych zachodzi korozja międzykrystaliczna - polega na wydzieleniu się węglików chromu n granicy ziarn austenitu co powoduje zabużenia warstw przy granicach i tym samym spadek odporności na korozję . Metody zapobiegania korozj8i międzykrystalicznej : przesycanie w temp. 1000-1100 ; rozłożenie węgla w austenicie ; niedopuszczenie do nagrzania stali do temp. 500-800 ; wprowadzenie tytanu lub niobu w celu zwiększenia węgla w trwałe węgliki typu MC. Oznaczenie : H - pierwsza litera . Pytanie nr : 52 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie odlewniczych stopów : a.) AL.-Si b.)AL. -Mg c.)Al.-Cu . Podział stopów aluminium :rys Dzieli się je ze względu przede wszystkim na postać w jakiej znajdują zastosowanie a-do przeróbki plastycznej , a1-stopy do przeróbki plastycznej (umocnienie wydzielinowe wydzielawczo , a2- ..... (nie umacniane wydzielawczo) b- stopy odlewnicze Stop odlewniczy AL.-Si rys Stopy Al. z Si o zawartości bliskiej eutektycznej noszą nazwę siluminów . Modyfikacje siluminów podeutektycznych i eutektycznych polega na dodaniu do ciekłego stopu modyfikatora , którym jest -sód - najczęściej NaCl , NaF , ok. 0,5-0,8%. Sód powoduje rozdrobnienie eutektyki , a tym samym wzrost właściwości mechanicznych Czas działania modyfikatora -do 40 min. Modyfikacja siluminów nadeutektycznych polega na dodaniu do stopu fosforu (PCL5) , który powoduje obniżenie i przesunięcie w prawo punktu eutektycznego , dzięki czemu stopy nadeutektyczne staja się stopami eutektoicznymi w postaci wolnych kryształów . dodatki stopowe do siluminów :magnez , w ilości do 1,5% tworzy z krzemem fazę międzykrystaliczną Mg2Si o zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym uniemożliwiającej umocnienie wydzieliczowe .; miedz- w ilości do 4% podwyższa ona odporność na wysoką temp. i polepsza skrawalnośc , powyżej 4% obniża odporność na korozję . ; mangan - (0,2-0,5%) w celu obniżenia szkodliwego wpływu żelaza tworzącego iglastą i kruchą fazę AL4Si2Fe. Siluminy charakteryzują się :dobrą lejnością , małym skurczem odlewniczym ok.1% , dobrą odpornością na korozję ; nie wykazują skłonności do pęknięcia na gorąco , odlewa się je w temp. 680-750 .Obróbka cieplna : przesycanie z temp. 500w wodzie o temp. 60 , starzenie w temp.180 przez 24 h , wyżarzanie odprężeniowe 230-350 przez 6-12 h w celu usunięcia naprężeń odlewniczych . Zastosowanie : tłoki głowice silników , elementy pomp, armatura . Charakterystyka stopów z siluminów : dobra spawalność, mała skrawalność , wysokie właściwości w temp. podwyższonej , mały wspoł. Rozszerzalności cieplnej, mały współ Tarcia , duża odporność na ścieranie . Wykres równowagi wykazuje że obydwa składniki odznaczają się całkowita wzajemna rozpuszczalnością w stanie ciekłym i że nie wytwarzają związków chemicznych . Eutektyka AL.-Si zawiera 11,6%Si ma temp . topnienia 577 .Rozpuszczalność Si maleje wraz ze wzrostem temp. Oznaczenie : AK -aluminium , krzem AK7 , AK9 , AK52 , AK11 , AK64 , AK12 Stopy AL.- Cu Stopy te zawierają do 5%Cu , oraz dodatki tytanu i magnezu , podczas odlewania maja tendencje do pękania na gorąco , co powoduje ich mniejsze zastosowanie niż siluminów .Stopy te maja budowę roztworu stałego α oraz eutektyki α + Al2Cu . Ze wzrostem zawartości miedzi w stopach Al.-Cu wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności zwiększają się , podczas gdy wydłużenie maleje , zwłaszcza w stopach hartowanych i poddanych starzeniu . Mikrostruktura stopu w stanie lanym zawierającego 3,94%Cu 0,02%Si oraz 0,02%Fe składa się z roztworu stałego i eutektyki . Obróbka cieplna : umocnienie wydzieleniowe . Zastosowanie : przedmioty o niewielkich wymiarach i prostych kształtach silnie obciążone , AM10 i AM75- tłoki , cylindry pomp, sprzęgła . Oznaczenie : AM ; AM4 , AM5 , AM10 , am75 Charakterystyka : dobra lejność, niska wytrzymałość na rozciąganie , powolne stygnięcie , dobra obrabialność cieplna . Stopy AL.-Mg Posiadają najmniejsza gęstość i największa odporność na korozję ze wszystkich odlewniczych stopów Al. zawartość Mg-4 do 11% , dobre własności wytrzymałościowe , plastyczne , dają się odlewać pod ciśnieniem . Oznaczenie : AG ; AG10 , AG51 . Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące , w temp. 450-480, Wyżarzanie odprężeniowe , w temp. 120-150 , umocnienie wydzieleniowe , przesycanie w temp. 435-w wodzie o temp. ok. 80 , starzenie sztuczne w temp 150 przez 24 h , lub naturalne przez 60 dni. Zastosowanie: Wysoko obciążone części maszyn , zastosowanie w przemyśle maszynowym, przemysł okrętowy . Pytanie nr : 53 Oznaczenie, charakterystyka , zastosowanie stopów Al. do przeróbki plastycznej. Strukturę tych stopów tworzyć powinien roztwór stały o osnowie Al. , mający ograniczona i zmienną rozpuszczalność , która umożliwia znacznie zwiększenie ich twardości i wytrzymałości po obróbce cieplnej ( hartowaniu i starzeniu ) . Są to przeważnie stopy dwu-lub wieloskładnikowe , otrzymane przez przetopienie Al. z odpowiednimi dodatkami . są to: Al.-Mn ; Al.-Mg ; Al.-Cu(durale ) ; Al.-Zn-Cu-Mg (durale cynkowe) . Stop Al.-Mn \Mn do 1,6% , mikrostruktura składa się z roztworu stałego α(roztwór stały manganu w aluminium) i wydzielenie pary międzykrystalicznej Al6Mn ; po odlaniu mają budowę gruboziarnistą i skłonność do pękania . Może się e nich tworzyć faza α(Al. Mn, Si , Fe). Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące w temp. 500 ; Wyżarzanie rekrystalizujące w temp. 350-400 ; Są one odporne na korozję oraz spawalne , wykonuje się z nich zbiorniki cieczy i gazów dla przemysłu spożywczego . Stosowane są w stanie obrobionym plastycznie na zimno lub po dodatkowym wyżarzaniu . Oznaczenie : PA ; PA1(Al. Mn1) ;PA5(Al.Mn1Mg1). Stopy Al.-Mg .Odznaczają się dobrą odpornością na korozję i na działanie wody morskiej . zawierają 1-1,5%Mg oraz niewielkie ilości manganu 0,2-1% , chromu 0,15-0,35% ,oraz tytanu 0,02-0,2% rozdrabniającego ziarno i podwyższającego odporność na korozję ; zbudowane z roztworu stałego α oraz wydzieleń fazy β Al3Mg2 , faz bogatych w mangan Al. Mg2Mn , żelazo AlFeSi oraz fazy Mg2Si. Obróbka cieplna : homogenizacja w temp. ok.200 , wyżarzanie rekrystalizujące w temp.ok.300, wyżarzanie odprężające w temp. 100-150 . Właściwości : dobra podatność do przeróbki na zimno i gorąco , spawalność ,,podatność do polerowania anodowego wykonywania powłok tlenkowych (kolorowanie) . Zastosowanie : skomplikowane odkuwki matryce , elementy do przemysłu spożywczego , budowlanego , chemicznego . Dodatek krzemu w ilości do1,5% do tych stopów pozwala umacniać je wydzieleniowo gdyż Al. tworzy z Si układ Al.-Mg2Si o zmiennej malejącej rozpuszczalności Oznaczenie : PA2 -AlMg2 , PA11-AlMg3 , PA38-AlMgSi Stopy Al.-Cu ( durale) Podział : niskostopowe-2,2%Cu ; 0,2-0,5%Mg ;0,3-0,5%Mn średniowęglowe 3,8-4,8%Cu ; 0,4-0,8%Mg ; 0,4-0,8%Mn ;wysokowęglowe 2,6-3,2%Cu ; 2,2,4%Mg ; 0,5-0,7%Mn . Durale mają budowę roztworu stałego z dużą ilością wydzielenia faz międzykrystalicznych . Zastosowanie: blachy , druty , odkuwki kształtowniki stosowane na obniżone elementy konstrukcyjne . Przed starzeniem dural jest ciągliwy . Można go dobrze walcować , kuć i tłoczyć , ale ma małą wytrzymałość na rozciąganie Właściwości mechaniczne duralu wzrastają silnie dopiero w wyniku starzenia , przy czyn największy ich wzrost zachodzi podczas starzenia w ciągu pierwszej doby po hartowaniu . Właściwości zależą od szybkości i temp. przesycania , przekroczenie zalecanej temp. powoduje znaczne obniżenie właściwości plastyczne , natomiast czas pomiędzy wyjęciem wsadu z pieca , a włożeniem go do wody nie powinien przekraczać 30 sek. , podczas starzenia zachodzą w kilku stadiach zmiany właściwości durali . Mechanizm rozpadu przesyconego roztworem stałym jest bardzo złożony i zależy od magnezu . Durale są nie odporne na korozję - platynuje się je czystym aluminium . Stopy Al.-Zn- Cu-Mg skład chemiczny : 5-8%Zn ; 0,8-2,8%Cu ; ok.3%Mg ; 0,2-0,6%Mn, 0,1-0,25% Cr, do0,08% Ty . Posiadają stuk rurę roztworu stałego α + duża ilość faz międzykrystalicznych . Obróbka cieplna : Wyżarzanie rekrystlizujce w temp. 400 , Umocnienie wydzielinowe ; przesycanie w temp. 510 wodzie prze około 15 h . Stopy te mają najwyższe właściwości mechaniczne z wszystkich stopów do przeróbki plastycznej. Wytrzymałość na rozciąganie 500-600 Mpa . Pytanie nr : 55 Rodzaje oznaczenie , zastosowanie mosiądzów do przeróbki plastycznej. Mosiądzami - nazywamy stopy miedzi z cynkiem . Wśród mosiądzów do przeróbki plastycznej -wiele z nich jest mosiądzami dwuskładnikowymi , mianowicie mosiądze o zawartości 60-96% Cu , reszta cynk. Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , lotniczy , samochodowy, . Właściwości : podatność do przeróbki plastycznej przeważnie na zimno, odporne na korozje , korozje wody morskiej , dobrze skrawalne , szczególnie o pewnej zawartości ołowiu. . Podział dwuskładnikowe , wieloskładnikowe.(specjalne),,zawierają oprócz miedzi i Zn inne dodatki ok.3%ołowiu, do2% Mn , 1,5%Fe , do2,5%Al. do 4%Si , do6,5%Ni , do 0,06% P. Są one stosowane zazwyczaj w postaci odkuwek, prętów , kształtowników , drutów rur, itp. Oznaczenie : M.-dwuskładnikowy , ..... liczba oznacza ilość miedzi w % M. (95,90, 68,52,) MM-wieloskładnikowy MA58, MO58, MA77,MC62, MK80, MM59 .Mosiądze obrobione plastycznie stosuje się w różnym stanie umocnienia , który nie jest jednak określony wielkością zgniotu . Pytanie nr:56 Rodzaje , oznaczenie , zastosowanie , mosiądzów odlewniczych. Wszystkie mosiądze odlewnicze są stopami wieloskładnikowymi , przy czym składnikami mosiądzów odlewniczych są : ołów do 4% ,mangan do 4% , al. do 3% , żelazo do 1,5% ,Si do 4,5% . Właściwości : są odporne na ścieranie i korozje , wykonuje się z nich części maszyn i armaturę . Oznaczenie : identyczne jak mosiądzów do przeróbki plastycznej. MM74(CuZN43Mn4Pb3Fe ) MM58, MK80(CuZn16Si4) ,MA67 ,MA58 .w MOSIĄDZACH TYCH OŁÓW I KRZEM POPRAWIAJA ZDECYDOWANIE LEJNOŚC , NATOMIAST Al., mangan i Fe podwyższają własności wytrzymałościowe . Mosiądz krystalizuje w sieci A1 Korozja mosiądzów : odcynkowanie -zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych o zawartości cynku powyżej 20% w roztworach zawarte są jony chloru . Ten rodzaj korozji nie powoduje zmian kształtu przedmiotu lecz obniżenie właściwości plastycznych . ; sezonowe pękanie - zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych po przeróbce plast. . na zimno , poddanych działaniu środowiska zmieniającego amoniak. Zapobiega się temu rodzajowi korozji przez wyżarzanie w temp.200-300 . Pytanie nr 58 Rodzaje , oznaczenie i zastosowanie brązów do przeróbki plastycznej. Brązami nazywamy stopy miedzi z cyną , Al. , ołowiem , Si Mn , berylem itd. Są to stopy wieloskładnikowe :7%cyny , do 6,5%Ni , do 505%Al. , do3,5%Pb , d05,5%Fe . Właściwości: duża odporność na korozję , wysokie właściwości mechaniczne odporność na działanie wysokich temp. . Zastosowanie: druty, pręty , taśmy , blachy , rury . Brązy aluminiowe do p. .p. Zawartośc od5-11% Al., oraz Fe Mn i Ni Oznaczenie B- dwuskładnikowe , BB - wieloskładnikowe ; BA1032 ,BA1044 , BA 93 BB2 , B10, B101 . Brązy brylowe- zawartość do2%Be , dodatki Ni, Co ,TI ; wykonuje się z nich sprężyny , narzędzia chirurgiczne , narzędzia w wytwórniach prochu . Brązy manganowe -zaw. 5-6% Mn , oraz dodatki Ni, Si , Al. . Brązy krzemowe- do 4,5%Si . Właściwości: duży skurcz odlewniczy dochodzący do 1,6% duża skłonność do absorpcji gazów . Zastosowanie : sprężyny , części maszyn . Pytanie nr :59 Oznaczenie , rodzaje , zastosowanie brązów odlewniczych. Główne składniki cyna do11% , ołów do 33% Al. do 11% , Si do 4,5% Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , papierniczy , lotniczy, górniczy, aparatura chemiczna . W tych brązach ołów polepsz lejność . Właściwości: dobra skrawalność odporne na korozję , ścieranie wysoką temp. Pytanie nr 61 Stopy łożyskowe - rodzaje , oznaczenie , właściwości . Jako stopów łożyskowych używamy brązów stopów o osnowie cyny i ołowiu oraz żeliw łożyskowych . Od stopów tych wymagamy następujących właściwości: dostateczna wytrzymałości na zmęczenie i właściwości mechaniczne przy temp. pracy łożyska . , odpowiednich właściwości przeciwściernych tzn. Małego współcz. tarcia , odporności na ścieranie , do cieralność i pochłaniania obcych (twardych ) cząstek. ,odpornoś na korozje . Rodzaje : ć stopy łożyskowe aluminiowe, brązy cynkowe, brązy ołowiane , łożyska trójwarstwowe, stopy z dodatkiem wapnia , o osowie ołowianej.

Pytanie nr 1 Podział i charakterystyka materiałów stosowanych w technice Metale : a.) techniczne czyste-lekkie, ciężkie , stopy ciężkie : średniotopliwe(V, fe ,Cr , Mn, Au), trudnotopliwe(Be, Ti, Sc) , łatwo topliwe(Ca , Na , Al., Mg),, wysokotopliwe(Nb, Te, Mo) b.)ceramika : szkło(krzemionka , materiał bezpostaciowy, nie na struktury krystalicznej), specjalna (wyroby stosowane w medycynie , przemyśle samochodowym), wielkotonażowa c). polimery(tworzywa wielkocząsteczkowe zbudowane z monomerów): specjalne , ogólnego stosowania rys d). kompozyty( połączenie dwóch lub więcej faz , nie rozpuszczających się w sobie , których wspólne cechy i właściwości są wyższe niż każdej z tych faz oddzielnie). Pytanie nr : 3 Charakterystyka wiązań : międzycząsteczkowego, jonowego, atomowego, metalicznego. Wiązanie międzykrystaliczne - ( Van der Waasala), występuje pomiędzy niemal wszystkimi rodzajami pierwiastków i jest wynikiem nierównomiernego rozmieszczenia elektronów na zewnętrznej powłoce ; mają znaczenie tylko gdy nie występują inne wiązania .Wiązanie jonowe - występuje pomiędzy pierwiastkami różnoimiennymi ( + i - ) ; typowy związek z wiązaniem jonowym -NaCl NaCl = Na^+ + Cl^-; charakteryzuje się występowaniem sił elektrycznych pomiędzy pierwiastkami ; kryształy o takim wiązaniu maja temp. topnienia wysoką wysoka twardość , mają właściwości plastyczne ( wysoką kruchość); w stanie stałym źle przewodzą ciepło , są izolatorami ; w stanie ciekłym źle przewodzą prąd . Są to wiązania symetryczne , o symetrii kulistej . Wiązania atomowe ( kowalencyjne ) -występuja pomiędzy pierwiastkami , które maja conajmieej jeden w połowie zapełniony poziom energetyczny (orbitę) ; siły tego wiązania wynikają z dążenia do tworzenia stabilnych obiektów elektronowych np.: Cl2 ,H2 , CH4 , CCH4 , diament ; pierwiastki z wolnymi atomami charakteryzują się wysoką twardością, bardzo wysokątemp. Topnienia , w niskich temp. są izolatorami , w wysokich temp. częściowo przewodzą prąd elektryczny . rys: Wiązania metaliczne - występuja w pierwiastkach , dla których elktrony walencyjne zajmują orbital s; teoria Drudego; Wiązanie polega na tworzeniu gazu elektronowego pomiędzy rdzeniami metalicznymi . rys: Wiązania nogą występować w materiałach równocześnie ,wtedy nazywane są wiązaniami złożonymi , występują w przyrodzie najczęściej. Pytanie nr 4 Pojęcie kryształu - typy i elementy symetrii w kryształach . Kryształem nazywamy ciało stałe , w którym atomy lub cząsteczki ułożone są w charakterystyczny sposób zachowując przestrzenna symetrię . Wszystkie cząsteczki zachowują się symetrycznie . Każdy identyczny atom sieci ma taka samą liczbę sąsiednich atomów , rozmieszczonych w jednakowej od siebie odległości . Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . Typy symetrii: -względem punktu; -wzgl. prostej; -wzgl. płaszczyzny Elementy symetrii ; środek symetrii-punkt wzgl. którego wszystkie elementy kryształu rozmieszczone są równomiernie ; oś symetrii-prosta wokół której obracając kryszał o określony kąt uzyskuje się taki sam układ krawędzi i węzłów, pojęciem osi wiąże się tzw. anizotropia kryształów ; płaszczyzna symetrii-dzieli kryształ na dwie równe części przy czym obie połowy kryształu oddalone są od pierwotnego położenia na jednakową odległość mają się do siebie tak, jak przedmiot i jego lustrzane odbicie . Pytanie nr :5 Pojęcie sieci przestrzennej , i komórki elementarnej Sieć przestrzenna - model rozmieszczenia węzłów przestrzeni , charakterystyczny dla każdego kryształu , węzły w przestrzeni maja identyczne otoczenie . rys . Komórka elementarna - Pytanie nr . 6 Układy krystalograficzne i typy sieci wg. Bravis'ea. Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . 1). Układ trójskośny występuje jedna komórka prymitywna P. - atomy w narożach 2). Układ jednoskośny typy komórek P. i C atomy na przekątnych podstaw 3). Układ rombowy typy komórek : P. C F J F - ściennie centrowana , na każdym boku J - Przestrzenie centrowana , w środku komórki 4). Układ tetragonalny typy komórek : P. J 5). Układ heksagonalny typy: P. 6). Układ romboedryczny 7). Układ regularny W tych układach krysta- lizują kryształy . Kierunek krystalograficzny - To prosta przechodząca przez dwa dowolne węzły sieci . Współrzędne tego kieru- nku odpowiadają współ- rzędnym najbliższego węzła sieci , przez który prosta poprowadzona z początku jest równoległa do rozpatrywanego kierunku . Wskaźniki płaszczyzn śieciowych: Aby je wyznaczyć należy określić punkty przecięcia płaszczyzn z poszczegó- lnymi osiami . Liczby w kierunkach są tzw. wskaźniki Millera . Pytanie nr : 7 Charakterystyka sieci A1 A2 A3: Sieć A1 -jest zbudowana z 14 atomów, jonów, z których 8 jest umieszczonych w węzłach sieci a 6 w środkach ścian sześcianu . Sieć A2 ( RPC) - posiada liczę koordynacyjną równą 8. Zbudowana jest z 9 atomów z których 8 w narożach , a 1 w środku komórki. Sieć A3 - to sieć heksagonalnazwarta( H2) - zbudowana jest z 17 atomów , 12 atomów w narożach , 2 w środku górnej i dolnej podstawy ; oraz 3 atomy wewnątrz . Liczba koordynacyjna = 12. Pytanie nr : 8 Pojęcie polimorfizmu . Polimorfizm - możliwość występowania niektórych pierwiastków w różnych stuk turach krystalicznych w zależności od warunków termodynamicznych (temp. i ciśnienia ); Gdy pierwiastek lub związek chemiczny ma więcej niż jedna strukturę krystaliczną i każda z nich jest trwała w określonym interwale temp. i pod określonym ciśnieniem to mówi się że pierwiastek wykazuje alotropię , a związek polimorfizm . Odmiany tych substancji różniące się typem sieci krystalicznej są nazywane odmianami alotropowymi lub polimorficznymi . Odmiany te oznacza się literami α β γ , które dopisuje się do symbolu pierwiastek lub związku . Podczas przemiany polimorficznej zostaje zachowany skład chem., następuje przebudowa sieci i ulegają nieciągłej zmianie właściwości fizyczne . Wśród pierwiastków alotropia jest uwarunkowana budową elektronową atomów i sprzyja jej mała różnica energii między zew. orbitalami atomu Liczba odmian jednego pierwiastka może wynosić od 1 do 6 . Żelazo przy temp. poniżej 910 ; następuje pierwsza odmiana i powyżej 1395 druga odmiana . Pytanie nr 9 Defekty sieci krystalicznej - podział i charakterystyka Defekt- odstępstwo od idealnej budowy kryształu . Najczęściej podział stosowany jest w zależności od geometrii defektu .Podział : punktowe , liniowe(dyslokacje) , powierzchniowe . Z termo -dynamicznego punktu można wyróżnić dwie grupy : odwracalne i nieodwracalne . Odwracalne - to te który stężenie w krysztale zależy od temp. oraz od ciśnienia zew. i można to stężenie zmienić przez zmianę warunków zew. ( defekty punktowe). Nieodwracalne nie zależą od temp. i ciśnienia ( liniowe , powierzchniowe) . Defekty punktowe - zaliczmy do mich wakans i atom międzywęzłowy ; wakans - puste miejsce e sieci krystalicznej . Czysty defekt wakansowy powstaje wskutek przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej na powierzchnie kryształu i nosi nazwę defektu SCHOTKIEGO . Rys : Natomiast skutkiem przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej w międzywęzłową są dwa defekty : wakans w opuszczonej przez atom pozycji i atom międzywęzłowy stowarzyszony z wakansem ;jest to nazywany defekt FRANKLA . Obydwa defekty mogą się w krysztale przemieszczać . Ruch ten nosi nazwę migracji . Defekty frankla występuja zwykle w kryształach jonowych oraz w metalach o mniejszej gęstości ułożenia atomów . Defekty liniowe (dyslokacje)-występują w materiałach polikrystalicznych , pojedynczych kryształach . Struktura w stanie równowagi nie powinna zawierać dyslokacji . Rys : Podział :dyslokacja krawędziowa -jest wynikiem istnienia w strukturze krystalicznej półpłaszczyzny sieciowej Oznaczenie dyslokacji krawędziowej ..... . Pierwszy określa dyslokację dodatnią a drugi ujemną . Dodatnia gdy dodatkowa płaszczyzna znajduje się ponad płaszczyzną poślizgu , a ujemna gdy płaszczyzna rozpościera się pod płaszczyzną poślizgu. Dyslokacja śrubowa - powstaje w wyniku przemieszczenia się części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej . Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji . W dyslokacjach śrubowych rozróżnia się ;dyslokację prawoskrętną ,,lewoskrętną (linia przesunięć będzie przesuwać się w prawo). Stwierdzono że dyslokacje śrubowe powstają w czasie wzrostu kryształu . Rys: Dyslokacje mieszane - powstają w wyniku oddziaływania dyslokacji krawędziowych i śrubowych Pytanie nr 11 Mechanizmy przemieszczania się dyslokacji . Defekt Frankla- przesunięcie atomu z węzła sieci w pozycję między węzłową i równoczesnym utworze -niu atomu międzywęzłowego i wakansu . Defekt Frankla występuje w sieciach metali o stosunkowo dużych odległościach między atomami gdyż wtedy atom może łatwo zająć miejsce w międzywęźlu . W metalach w których odległości między atomami są stosunkowo małe defekty Frankla występuja w niewielkim stopniu . Rys. Defekt Schotkiego - atom przeska - ku je w puste miejsce wakansu ; jest to brak w strukturze jednocześnie kationu i anionu . Rys: Pytanie nr: 17 Mechanizmy odkształcenia plastycznego-charakterystyka Poślizg-polega na przemieszczeniu się jednej części kryształu względem drugiej w wyniku migracji dyslokacji w płaszczyznach poślizgu i wzdłuż tych samych kierunków . Budowa obu części kryształu pozostaje nienaruszona Doświadczalnie stwierdzono że poślizgi w danej sieci krystalograficznej nie zachodzą we wszystkich płaszczyznach . Kierunkami poślizgu są wyłącznie kierunki , dla których wektory Burgersa dyslokacji są równoległe do kierunków rozmieszczenia atomów . System poślizgu -(kombinacje płaszczyzny i kierunku). Pasmo poślizgu- przypadkowe linie poślizgu rozłożone nierównomiernie i ułożone w zagęszczonych warstwach . schemat poślizgu: Bliżniakowanie - polega na jednorodnym ścinaniu kolejnych warstw atomów Bliżniakowanie . Zbliżniaszczone części kryształu są lustrzanym odbiciem kryształu macierzystego Efekt krystalograficzny jest równoważny obrotowi . Udział obu mechanizmów zależny jest od struktury kryształu . W bardzo plastycznych metalach o strukturze A1 (Al.,Cu,Ag)dominuje poślizg , a w A3 lub innych nieregularnych (Cd.,Zn,Sb)-Bliżniakowanie Rys : Pytanie nr : 18 Pojęcie umocnienia -krzywe umocnienia monokryształów o sieci A1 A2 A3 Umocnienie -spowodowane jest zmniejszeniem się zdolności przemieszczania dyslokacji wskutek ich wzajemnego blokowania oraz oddziaływania a przeszkodami tj. Granicami ziarn , wydzieleniami i atomami obcymi. Umocnienie zależy od stuktuty krystalicznej. Krzywe umocnienia dla monokryształów: Umocnienie monokryształu o strukturze A1 wykazuje trzy stadia . I stadium , łatwego poślizgu (mała i stała szybkość umocnienia) wynika ze wzrostu dyslokacji . II stadium szybkiego umocnienia (duża i stała szybkość umocnienia ) jest rezultatem oddziaływania dyslokacji w aktywnych systemach . III stadium zdrowienia dynamicznego (malejąca szybkość umocnienia )jest rezultatem zmniejszenia gęstości dyslokacji krawędziowej Monokryształy o strukturze A3 wykazują (Mg)wykazują tylko I stadium Łatwego poślizgu , a monokryształy o strukturze A2 (np.Fe) tylko III stadium Pytanie nr : 19 Zgniot . Wielkość odkształcenia plastycznego metalu dla celów technologicznych określa się tzw. Gniotem . Z= ΔA * 100% Ao A - przekrój pola poprzecznego Ao -przekrój początkowy ODKSZTAŁCENIE PLASTYCZNE - rozumie się odkształcenie trwałe powstałe w wyniku jego obciążenia i pozostaje w nim po całkowitym usunięciu obciążenia , bez naruszania materiału . Odkształcenie plastyczne poza zmianą kształtu i zmian wymiarów powoduje zmiany mikrostruktury : stanu naprężeń , właściwości . Całokształt tych zmian określa się ,, zgniotem „” . Odkształcenie następuje głównie poprzez poślizg , zachodzący wzdłuż płaszczyzn i kierunków łatwego poślizgu , typowych dla struktury krystalicznej kryształu . Zgniot powoduje rozdrobnienie ziaren metalu na odłamki . Badania miękkiej stali po przeróbce na zimno w różnym stopniu , wykazują że w miarę wzrostu stopnia przeróbki , wytrzymałość na rozciąganie Re zwiększa się, a wydłużenie maleje . Dostatecznie duże gnioty doprowadzają do zgodności określonego kierunku krystalograficznego z kierunkiem największego odkształcenia , czyli do statycznie uprzywilejowanej orientacji ziaren - do utworzenia tekstury odkształcenia . Tekstura wywołuje anizotropie właściwości , głównie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia . Zmianom mikrostruktury towarzyszy pojawienie się naprężeń własnych wywołanym nierównomiernym odkształceniom metalu .Wyróżmiamy naprężenia : -podmikroskopowe I rodzaju ( spowodowane odkszałceniami wewnątrzkrystalicznymi ) -mikroskopowe II rodzaju ( odkszałcenia międzykrystaliczne np.; obroty) - makroskopowe III rodzaju(między warstwami metalu , spowodowane nierównomiernym odkszałceniem na przekroju metalu ) . Pytanie nr : 20 Pojecie i etapy rekrystalizacji Rekrystalizacja- obejmuje Wszystkie zmiany , procesy związane z ruchem szerokokątnych granic ziaren , w wyniku których następuje zmiana wewnętrznej orientacji . W wyniku tego następuje wzrost ziarn . Warunkiem rekrystalizacji jest stopień odkształcenia metalu , większy od tzw. Odkształcenia krytycznego . Obserwujemy kilka rodzajów rekrystalizacji . Etapy rekrystalizacji : zdrowienie 2. rekrystalizacja pierwotna rekrystalizacja równomierna rekrystalizacja wtórna Zdrowienie - proces wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej , dzięki wzajemnemu oddziaływaniu . Podczas zdrowienia zachodzi ; dyfuzja i anihilacja defektów punktowych ;anihilacja dyslokacji o przeciwnych wektorach ;kurczenie się pętli dyslokacyjnych ;Proces polega na częściowym zaniku naprężeń wewnętrznych i zniekszaceń siatki przestrzennej w metalu odkształconym na zimno . Rekrystalizacja pierwotna - występuje bezpośrednio w odkształconym metalu i jest procesem powstawania nowych zarodków , wolnych od nadmiaru defektów ziarn , które następnie rozrastają się kosztem odkształconej osnowy . Polega na tworzeniu się zarodków nowych ziarn i ich rozroście . Zachodzi w skutek migracji szerokokątnych granic ziarn . Rekrystalizacja równomierna - polega na wzroście średniej wielkości ziarn ; zależy od : zróżnicowania wielkości i kształtu ziarn ; temp.; dążenia układu do zmniejszenia energii swobodnej :Jest to wzrost selektywny : rosną ziarna większe , a mniejsze zanikają . Rekrystalizacja wtórna - zachodzi w wysokiej temp. i stanowi specjalny przypadek rozrostu ziarn , w których selektywnemu rozrostowi ulęgają tylko niektóre z zrekrystalizowanych ziarna , a po całkowitej rekrystalizacji wytwarza się gruboziarnista struktura -krucha ; odmienna od pierwotnej . Temp rekrystalizacji :Tr = ( 0,3-0,6)Tt Pytanie nr : 21 Pojęcie i podział stopów metali. Stop- substancja dwu lub wielo składnikowa , makroskopowa wykazująca właściwości mataliczne w której co najmniej jeden ze składników jest metalem . Podział stopów : jednofazowe , wielofazowe ; wszystkie stopy powstają w wyniku rekrystalizacji . Stopy metali są bardziej dogodne są bardziej wytrzymalsze i twardsze , tańsze od czystych metali, moga mieć też cenne właściwości fizyczne i chemiczne , można osiągnąć też poprawę właściwości technologicznych . Większość stopów można otrzymać przez stopienie ze sobą czystych metali przez redukcję rud zawierających składniki stopu , przez dyfuzję składników w stanie stałym , przez sprasowanie składników w stanie sproszkowanym i następnie spiekanie , wreszcie prze elektrolizę wodnych roztworów odpowiednich metali przy jednoczesnym osadzeniu na katodzie obydwu składników W stopach dwuskładnikowych w zależności od poszczególnych pierwiastków w dwuskładnikowych układach równowagi obserwuje się :rozpuszczalność nieograniczoną w stanie ciekłym , a w stanie stałym rozpuszczalność nieograniczoną lub rozpuszczalność ograniczoną Jeżeli obydwa metale mają temp. topnienia zbliżone , to na ogół stopy z nich tworzone maja niższą temp. topnienia od temp. topnienia obydwu składników Pytanie nr 22 Podział roztworów stałych . Roztwór stały jest jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej. Roztwór stały podstawowy- to roztwór którego rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu. Roztwór stały wtórny - roztwór którego rozpuszczalnikiem jest faza metaliczna . Podział: ciągłe- w których występuje nieograniczona rozpuszczalność składników w stanie stałym graniczne- o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym . Pytanie nr :23 Reguła tworzenia roztworów stałych . (Hume -Rothego) Roztwór stały - występuje wtedy gdy w strukturze kryształu obok atomów podstawowych występuja atomy innego pierwiastka . 1 . Reguła elektrowartowości ujemnej. Im jeden składnik jest bardziej elektrododatni , a drugi elektroujemny tym większa skłonność do tworzenia faz międzymetalicznych 2. Reguła wielkości atomów . Jm większa różnica wielkości promieni atomów rozpuszczalnika i składnika rozpuszczalnika tym mniejszy zakres rozpuszczalności . Gdy stosunek promieni atomowych jest mniejszy od 1,08 powstają roztwory stałe ciągłe . Gdy stosunek promieni atomowych jest większy od 1,15 powstają roztwory stałe graniczne o rozpuszczalności mniejszej od 1% . 3.Reguła typów sieci :gdy składniki mają ten sam typ sieci możliwe jest powstanie roztworów stałych ciągłych , w innym przypadku powstają roztwory stałe graniczne . 4.Reguła względnych wartowości : metal o mniejszej liczbie elektronów walencyjnych łatwiej rozpuszcza metal o większej liczbie elektronów walencyjnych nią odwrotnie . Dotyczy to miedziowców (Cu, Ag, AU)z innymi metalami. Pytanie nr :24 Pojęcie i podziała faz międzykrystalicznych. Faza- cześć układu , która ma wewnątrz jednakowe własności i oddzielona jest od reszty układu powierzchnia podziału nosząca nazwę granice faz . Rys. W wyniku krzepnięcia stopów otrzymujemy : roztwory stałe , fazy międzymetaliczne . Fazy międzymetaliczne Powstaja w wyniku połączenia metal- metal, lub metal- niemetal . Cechy faz międzymetalicznych : -struktura krystaliczna fazy różni się od struktury każdego ze składników .; -atomy każdego ze składników wykonują u[porządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej ( faza międzymetaliczna ma określona budowę krystaliczną ) ;- w oddziaływaniach pomiędzy metalami przeważa wiązanie metaliczne . ;-wzajemne stosunki ilościowe składników rzadko odpowiadają wartościom chem. pierwiastków jakie wykazują one w związkach chemicznych . Fazy międzymetaliczne oznacza się wzorem : Am Bn , np. Cr23 C7 . W fazach tych przy ściśle określonym stężeniu składników jak również w pewnym zakresie stężeń i wtedy tworzą roztwory stałe równo węzłowe , międzywęzłowe i pustowęzłowe. Fazy równo węzłowe Fazy eletkronowe-różnowęzłowy roztwór stały - powodują wyraźne właściwości metaliczne , strukturze fazy warunkuje stężenie elektromowe. ; fazy Laswrsa- tworza je pierwiastki o stosunku promieni. ra/rb =1,225 . A b2 - ogólny wzór Lawersa. ; fazy międzywęzłowe-tworzą się pomiędzy metalami przejściowymi a metaloidami Fazy międzymetaliczne - o strukturach stałych (m4x, m2x ,mx, mx2), fazy o strukturach złożonych (BORKI, azotki, węgliki żelaza, kobaltu, manganu, niklu chromu. ) Pytanie nr: 25 Pojęcie dyfuzji ; I i II prawo Ficka Dyfuzja - jakakolwiek względna zmiana położeń atomów w sieci zachodzące pod wpływem wzbudzenia termicznego w ośrodku stacjonarnym. Jest aktywowanie cieplne transportem atomów przez materię . Proces obserwuje się we wszystkich stanach skupienia . Początkowo myślano że siłą napędową dyfuzji jest gradient stężenia . Procesy dyfuzyjne są nieodwracalne i towarzyszy im wzrost stopni układu . Dyfuzja rządzą prawa Ficka Teoria Ficka przy założeniu obecności gradientu stężenia , przyjmuje się za miarę skuteczności procesu strumień dyfuzyjny I dany jest zależnością : I = -D dC/dx D - współczynnik dyfuzji dC/dx -gradient stężenia dyfuzyjnego pierwiastka . . Znak minus wynika z przyjęcia kierunku dyfuzji za dodatni , przy odwrotnym kierunku gradientu stężenia . Współczynnik dyfuzji zależy od rodzaju dyfuzyjnego pierwiastka , struktury krystalicznej materiału , w którym dyfuzja zachodzi , oraz od temp. D = Do exp. -Q/k*T Do- stała zależna od sieci krystalicznej k-stała Baltzmana 1,34*10^-23 J*1/K G energia aktywacji atomu T- temp. w sieci bezwzględnej dyfuzja przyjmuje dwa zjawiska : dyfuzję (właściwą ) oraz samo dyfuzję .II -prawo Ficka dC/dt =Dd/dx (dC/dx) zmiana stężenia w czasie zależy od gradientu i współczynnika dyfuzji. Mechanizmy dyfuzji: -wakansowy-atomy przemieszczają się drogą wymiany z wakansami -międzywęzłowy- atomy międzywęzłowe przemieszczają się do sąsiednich luk ; po granicach ziarn ; przez dyslokacje . Szybkość dyfuzji jest większa w materiale drobnoziarnistym niż w gruboziarnistym , różnica jest większa w niskich temp. , a mniejsza w wysokich . Pytanie nr : 26 Reguła faz Gibssa . Reguła faz służy w metaloznawstwie do teoretycznego sprawdzenia wyników badań stopów metali i uzasadnienie doświadczalnych krzywych chłodzenia oraz wykresów równowagi . Równowaga fazowa - jest to współistnienie w stanie równowagi termodynamicznej stosunek ilościowy faz . Reguła faz Gibssa należy do podstaw chemii fizycznej. W ogólnej postaci określa ilość stopni swobody Z , tj. . liczbę wielkości , których zmiana nie narusz układu równowagi (temp. ciśniecie ), nie powoduje naruszenie lub powstanie nowych faz . Z = S- f +1 S- liczba składników , f- licz ba faz Z- liczba stopni swobody Przy Z=0 układ jest niezmienny , bez naruszania równowagi między fazami nie można zmienić temp. , ani stężenia żadnej fazy . Przy Z =1 układ jednoimienny , możemy zmienićś temp. lub stężenie jednej fazy. Przy Z=2 układ dwumienny . Liczba składników -substancje proste lub złożone z ,których w określonych warunkach mogą tworzyć Wszystkie fazy danego układu . Pytanie nr :28 Układ równowagi żelazo -węgiel. Na osi poziomej wykresu równowagi Fe-C odkłada się zawartość węgla (100% Fe-C -6,67%C) , na osi pionowej temperaturę. Każdy punkt wykresu przedstawia określony stop przy określomej trmp. .Wykres stopów Fe-C jest wykresem złożonym . Przemiany w tych stomach przebiegają bowiem nie tylko w czasie krzepnięcia ciekłego stopu , lecz również w stanie stałym wskutek przechodzenia żelaza z jednej odmiany w drugą . Górna część wekresu powyżej liniABCD jest krzywą początku krzepnięcia stoów w Fe -C , stopy znajdują się w stanie ciekłym . Temp. 1539oC to temp. Krzepnięcia i topmięcia czystego żelaza . Stop eutektyczny zawierający 4,3%C , również topi się i krzepnie w punkcie eutektycznym ,, C ” przy stałej temp. 1139^oC . W stanie stałym ma on charakterystyczną ziarnistą strukturę eutektyki -LEDEBURYT Wszystkie pozostałe stopy topią się i krzepną stopniowo w pewnym zakresie temp. wzdłużżż prostej AB wydziela się początkowo z ciekłego stopu roztwór stały δ , który przy temp. 1492^oC ulega przemianie peryktektycznej na poziomej HIB Pozostały ciekły stop reaguje wówczas z roztworem stałym , tworząc w punkcie J sam AUSTENIT ( δ ) , na lewo od ,, J „” AUSTENIT + ROZTWÓR STAŁY δ , na prawo AUSTENIT + CIEKŁY STOP . Na prawo od punktu ,,B„wzdłuz prostej BC oraz poniżej niej wydzielają się stopniowo ciekłego stopu kryształy austenitu , bogatego w trudniej topliwe żelazo , pozostały ciekły stop wzbogaca się tym o węgiel . Tego rodzaju przebieg krzepnięcia cechuje krzywa JE , poniżej której stopy składają się wyłącznie z kryształów austenitu γ . Krzepnięcie stopów zawierających 2-4,3%C kończy się na prostej EC , wzdłuż której pozostały jeszcze ciekły stop o składzie eutektycznym przekształca się przy stałej temp. w LEDEBURYT . W ten sposób poniżej EC struktura krzepnięcia skład a się z austenitu i ledeburytu . Stopy zawierające od 4,3 -6,67%C zaczynają krzepnąć wzdłuż krzywej CD. Wydzielają sięprzy tym kryształy pierwotnego cementytu wskutek czego pozostały ciekły stop ubożeje w węgiel . Kryształy cementytu wydzielają się w miarę spadku temp. Aż do prostej CF , na której pozostały ciekły stop osiągnowszy , skład eutektyczny krzepnie przy stałej temp. Po zakrzepnięciu stopy o zawartości powyżej 4,3 %C mają strukturę γ , złożoną z CEMENTYTU i LEDEBUTYTU . Dolna część wykresu .Linia GS określa początek wydzielania się ferrytu z austenitu . Z przebiegiem jej wynik, że temp. powstawaniwa ferrytu wynoszcego dla czystego żelaza 910^oC spada do temp. 723^oC dla stopu zawierającego 0,80%C ferrt zawiera najmniej 0,025%C , toteż wydzielanie się go z austenitu wzdłuż lini GS , w stopach pozostałych poniżej 0,8%C powoduje wzrost zawartości węgla w austenicie i osiągnie 0,80%C ( punkt S ) , na lini PS zachodzi przeniana euktoidalna : austenit o składzie 0,80%C przemienia się w PERLIT . W punkcie S oraz wzdłuż lini PS przebiega przeniana w której wyniku austenit przekształca się w PERLIT . Perlit nie jest eutektyką lecz eutektoidem , bo powstaje z roztworu stałego , a nie z ciekłego stopu . Linia ES jest granicą pozpuszczalności węgla w austeicie , malejąca w miarę spadku temp.od 2,0%C przy 1130^oC do 0,80%C przy 723^oC Linia ES jest początkiem wydzielania się cementytu wtórnego , podczas chłodzenia austenitu zawierającego0,80%C W miarę wzrostu wydzielania się bogatego w węgiel cemen-tytu do prostej PSK . Wzdłuż prostej PSK przebiega we wszystkich stopach przeniana perlityczna z austenitu wyłania się perlit . Krzywa PQ odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w ferrycie , w miarę spadku temp. Maleje do 0,080%C przy 20^oC . Wzdłuż PQ wydziela się trzeciorzędowy cenentyt . Wewnątrz OGPQ struktura stopów składa się wyłącznie z ferrytu .W obszar AHN stop ma stukturę ferrytu α(δ). AB - likwidus , początek wydzielania się fazy α(δ) BC- likwidus , początek wydzielania się fazy γ CD. -likwidus początek wydzielania się cementytu pierwotnego AH solidus koniec krzepnięcia fazy α(δ) HJB- linia przemiany peryktycznej ciecz + roztwórα(δ)=roztór γ JE solidus , koniec krzepnięcia roztworu γ DF-solidus , wydzielanie się cementytu pierwotnego ECF- linia przemiany eutektycznej ciecz = roztwór γ + cementyt HN- początek przemiany alotropowej α(δ) w γ JN- koniec przemiany alotropowej α(δ) w γ ES- początek przemiany cementytu wtórnego GOS- początek przemiany alotropowej γ w α GMP- koniec przemiany alotropowej γ w α PSK-linia przemiany eutektoidalnej roztwór γ = roztwór α +cementyt PQ - początek wydzielania się cementytu trzeciorzedowego Pytanie nr 29 Charakterystyka :ferrytu , austenitu , cementytu, perlitu , ledeburytu, i ledeburytu przemienionego. austenit -są to roztwory stałe w żelazie γ, powyżej temp. 910 ;jest to roztwór międzywęzłowy , luki oktendrytyczne maja kształt kulisty , powoduje to większą rozpuszczalność ; nie można go zobaczyć tylko pod mikroskopem ; rm-do 800mpa ;twardość -200hb ; atomy węgla znajdują się narożnikach elementarnego sześcianu i w środku każdej jego ściany . mikrostruktura austenitu składa się z charakterystycznych jednorodnych ziaren , w których występuja tzw. bliźniaki . austenit jest niemagnetyczny , ciągliwy i przy próbie rozciągania wykazuje duże równomierne wydłużenie próbki. ferryt- roztwór stały w żelazie α, międzywęzłowy , atomy węgla umieszczają się w lukach , występuje umocnienie w stosunku do żelaza ; rm-300mpa ; twardość- 80 hb ; ferryt ma sieć przestrzennie centryczną , ma niska granicę sprężystości , niewielką twardość , duże wydłużenie , przewężenie , udarność . w temp. 770 temp. Curie żelazo α staje się ferromagnetyczne perlit - mieszanina euktoidalna , powstaje z austenitu (0,77%c), ma budowę płytkową , cementyt ,ferryt stosunek grubości płytek 7 i 1 ; występuje powyżej temp.723 ; płytki cementytu w perlicie odbija światło w sposób swoisty ; właściwości mechaniczne perlitu zależą od stopnia rozdrobnienia (dyspersji)cząsteczek cementytu. perlit jest składnikiem węglowych stali wyżarzonych , jak również surówek szarych , w których sam lub łącznie z ferrytem stanowi osnowę w której znajduje się grafit . pod małym powiększeniem perlit wygląda jak składnik jednorodny. Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierająca 4,3%c trwała w temp. od 723 do 1135 ; jest bardzo trwały i kruchy , twardość -400 hb , w temp. 723 powstaje ledeburyt przemieniony występuje jako składnik surówek i żeliw białych podeutektycznych , eutektycznych , nadeutektycznych oraz surówek i żeliw połowiczych . ledeburyt przemieniony -mieszanina perlitu i austenitu , utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytem w perlit , powyżej temp.723 cementyt- węglik żelaza fe3c , o zawartości węgla 6,67%, może występować w trzech odmianach pierwotny (powstaje z cieczy , jeśli jest w niej więcej niż 4,3%c), drugorzędowy (powstaje podczas chłodzenia austenitu),trzeciorzędowy (powstaje z ferrytu wydzielający się wzdłuż lini pq , twardość -750hb, 65hrc , wyróżnia się kruchością jest odporny na trawienie , ma wygląd błyszczący . w normalnej temp. jest on ferromagnetyczny i dopiero po nagrzaniu do temp. 210 staje się paramagnetyczny i takim zostaje już do temp. topnienia . Pytanie nr :33 Podział i charakterystyka staliw węglowych . Staliwa - są to odlewy części maszyn i urządzeń , podlegające dużym obciążeniom i pracujące w środowiskach nieagresywnych w temp. do 600. Klasyfikacja staliwa jest identyczna jak stali ; staliwa maja duży skurcz odlewniczy 1,6-2,1% i wymagają odlewania tylko do formy w temp. 1600-1700 C ; wytrzymałość i plastyczność jest nieco mniejsza od stali ; własności mechaniczne staliwa poprawia obróbka cieplna , poddaje się ujednorodnieniu w temp. 1050-1150 C , dla zmniejszenia segregacji dendrytycznej , ale zabieg poprawia wzrost ziarna austenitu . Podział staliw : zwykłej jakości - odbierane na podstawie właściwości mechanicznych staliwa niskowęglowe -0,1-0,25%C używa się na silnie obciążone odlewy i koła elektrowozów , wagonów , koła jezdne skrzynie rozrządu , korpusy pras , młotów staliwa wyższej jakości -odbierane na podstawie właściwości mechanicznych i składu chemicznego ; gatunki;200-400w 230-450w, 270-480w , 340-550 w. Staliwa wysokowęglowe - 0,4-0,6%C używa się na odlewy bardzo silnie obciążone i narażone na ścieranie : koła zębate napędów . staliwa średniowęglowe -0,2-0,4%C używa się na odlewy przenoszące niewielkie albo udarowe obciążenia i korpusy silników elektrycznych , ty lnice kadłubów statków , stery , kotwice . Budowa staliw : globalna (ziarnista ) ; Widmanstanhena -iglasty ferryt na tle perlitu . Pytanie nr :35 Modyfikacja żeliwa Modyfikacją - nazywamy proces oddziaływania na proces grafityzacji Pytanie nr : 36 Żeliwo sferoidalne - oznaczenie , właściwości , zastosowanie Żeliwo sferoidalne - polega na dodaniu do kąpieli magnezu lub cezu w celu wymuszenia wydzielania grafitu w postaci sferoidalnej ( kulistej) W zależności od osnowy rozróżnia się żeliwo sferoidalne ferrytyczne , perlityczne Właściwości : własności zbliżone do staliwa własności plastyczne najmniejsze gdy ma strukturę ferrytyczno-perlityczna tłumi drgania dobre właściwości plastyczne wytrzymałościowe Przez odpowiednią obróbkę cieplna można podnieść , lecz kosztem własności wytrzymałościowych własności plastyczne Żeliwo o osnowie perlitycznej ma wytrzymałość na rozciąganie i twardość największą ; o osnowie ferrytycznej najlepsze właściwości plastyczne Zastosowanie : części maszyn części konstrukcji samochodowych i traktorowych ; wały korbowe ; wały rozrządcze ; pierścienie ; pierścienie tłoczkowe ; w budowie obrabiarek : na koła zębate ; cylindry wrzeciona , korpusy można stosować jako odkuwki stalowe części konstrukcyjnych . Gatunki : 350-22 ; 400-18 ; 400-15 ; 450-10 ; 500-7 ; 550-3 ; 600-2 ; 700- 2 ; 800- 2 ; 900-2 . Pytanie nr 37 Żeliwo ciągliwe -oznaczenie , właściwości , zastosowanie . Podział żeliwa ciągliwego : białe ; szare ; perlityczne Żeliwo ciągliwe-odlewa się jako żeliwo białe , które wyżarza się w celu rozłożenia cementytu na grafit i żeliwo , czemu może towarzyszyć częściowe odwęglenie żeliwa . W wyniku wyżarzania powstaje plastyczne i dobrze obrabialne żeliwo ciągliwe . Zastosowanie:Walce ; w budowie samochodów ; wagonów ; maszyn rolniczych ;do produkcji armatury Właściwości : dobra ciągliwość , skrawalnośc udarnośc , podczas odlewania wykazuje duży skurcz , Metody otrzymywania żeliwa ciągliwego : amerykańska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej , następnie zmiqna postaci występowania węgla bez zmiany jego ilości ; otrzymujemy żeliwo ciągliwe szare ( ciemny przełom) Fe^3C=2Fe+ C europejska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa bisłego w atmosferze dzięjki czemu następuje rozkład cementytu i modyfikowanie jego częsci do atmosfery ; otrzymuje się żeliwo białe (jasny przełom) Zeliwo ciągliwe perlitycznie - otrzymuje się w wyniku wyżarzania z żeliwa białego w atmosferze obojętnej i w temp. 900-1050oC w czasie 15h i chłodzeniu w powietrzu . Przykład oznaczenia : CŻ-37-12( ferrytyczne ); CŻ30-3(perlityczne) Pytanie nr :38 Definicja i cel stosowania wyżarzania :normalizującego , zupełnego, izotermicznego, ujędrniającego . Głównym celem wyżarzania jest polepszenie skrawalności tłoczności stali. Usunięcie wad wewnętrznych i nadanie im drobnoziarnistości oraz polepszenie ich własności plastycznych. Wyżarzanie zupełne -polega na nagrzaniu próbki do temp. 30-50 C powyżej prostej GSK z wygrzewaniem e tej temp. i na powolnym chłodzeniu wraz z piecem . Do wyżarzania zupełnego stosuje się piece z wysuwanym trzonem . Przez ten rodzaj otrzymujemy strukturę e drobnoziarnista , uwolniona od naprężeń wewnętrznych , stal staje się miękka i ciągliwa , zmniejsza się twardośc . Prze wyżarzanie przedmioty układa się w skrzyniach , które wypełnia się piaskiem . Najlepsze wyniki uzyskuje się stosując atmosferą ochronną . Wyżarzanie ujędrniające - Takiemu wyżarzaniu poddaje się wlewki lub odlewy ze stali chromowo-niklowych , manganowych . celem jest ujędrnienie składu chemicznego , obniżenie zawartości gazów , zwiększenie jednorodności struktury . Polega na nagrzaniu bliskiej temp. solidus 1000-1200 , długotrwałym wygrzewaniu , aż do zajścia dyfuzji w celu wyrównania składu chemicznego i chłodzenie w powietrzu . Wyżarzanie normalizujące - polega na nagrzaniu próbki stali podeuktoidalnej lub staliwa do temp.50 powyżej A3 , a stali nadeuktoidalnej powyżej Acm , wygrzaniu w tej temp. w czasie potrzebnym do osiągnięcia roztworu stałego węgla w żelazie γ(austenitu) i następnym chłodzeniu w spokojnym powietrzu . cel: otrzymanie równomiernej i rozdrobnionej struktury . Polepsza własności mechaniczne w pewnych przypadkach poprawia podatność ich do obróbki mechanicznej przez skrawanie . Wyżarzanie izotermiczne - polega na nagrzaniu stali do stanu austenitycznego , przyśpieszonym chłodzeniu do temp. leżącej w zakresie przemiany perlitycznej i wytrzymaniu w tej temp. wystarczająco długo dla całkowitego zakończenia przemiany , a następnie chłodzeniu w powietrzu . Ten rodzaj pozwala na skrócenie czasu wyżarzania stali stopowych z 15h do 4h oraz na osiągnięcie znaczne lepszej skrawalności za pomocą prostych i szybkich zabiegów . cel :zmniejszenie twardości stali . Pytanie nr: 41 Charakterystyka przemiany martenzytycznej. Przemiana ta inaczej- przemiana bez dyfuzyjna Przemiana zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp. Ms (niższa niż 200) , przy chłodzeniu z prędkością większa od krytycznej. Warunkiem zajścia przemiany jest ciągłe obniżanie temp W zakresie Ms - .Mf , gdzie s- start , F finisz . Rys Prędkość krytyczna - Vk - najmniejsza prędkość chłodzenia przy której następuje ta przemiana . Zarodkami w przemianie martenzytycznej mogą być : Źródła Franka -Read'a ; pętle dyslokacji ;dyslokacje śrubowe ułożone równolegle . Podczas przemiany następuje skoordynowanie przemieszczenie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedziczonych z austenitem . Wszystkie atomy ulęgają ( o ułamek odległości międzywęzłowej ) przemieszczeniu względem atomów sąsiednich . Granice ziarn martenzytu położone są wzdłuż nieodkszkałconej i nie ulegającej powrotowi płaszczyzny zwanej płaszczyzną Habitus ( niezmienną ). Rys . Morfologia martenzytu: martenzyt listowny - występujący w większości stopów Fe-C . Cechuje się duża gęstością dyslokacji -wewnątrz listwy. Grubość listew wynosi 0,1-3μm . Pomiędzy listwami występuja granice wąskoskośne lub bliźniacze . Listwy tworzą pakiety oddzielone od siebie granicami szerokokątnymi. Rys. Martenzyt płytkowy- powstaje w nielicznych stopach Fe-C . Płytki maja kształt zbliżony do soczewek . Austenit szczątkowy- objętość właściwa martenzytu jest 0 5% większa od objętości austenitu ; podczas przemiany martenzytycznej pozostaje pewna ilość austenitu , w którym występują naprężenia ściskające , hamujące lub uniemożliwiające jego przemianę . rys Pytanie nr: 42 Charakterystyka przemiany bainitycznej . Jest to przemiana mieszana ( pośrednia ) - dyfuzyjna i bez dyfuzyjna . Zachodzi w zakresie temp. 500-200 . Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczenie węgla w austenicie do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel w pobliżu granic dyslokacji . W obszarach przechłodzonego austenitu o małym stężeniu węgla i wysokiej temp. Ms zachodzi bez dyfuzyjna przemiana martenzytyczna . W obszarach o dużym stężeniu węgla zachodzi dyfuzyjny proces wydzielania się bardzo drobnych węglików , w wyniku tego tworzą się nowe obszary niskowęglowego austenitu ulegające dyfuzyjnej przemianie martenzytycznej . Z martenzytu podczas dalszego chłodzenia następuje wydzielenie cementytu i węglika *, a osnowa staje się ferrytem przesyconym węglem . Rozrost bainitu kontrolowany jest szybkością dyfuzji węgla w austenicie , a nie szybkością przemiany martenzytycznej . Morfologia bainitu . Bainit górny - (pierzasty) powstaje w zakresie temp. 550-400 . Skład się z ziarn ferrytu przesyconego węglem i drobnodysporcyjnych węglików oraz austenitu szczątkowego. Rys. Bainit dolny - (iglasty) powstaje a zakresie temp.400-200 . Składa się z ferrytu w postaci listwowej przesyconego węgla , płytkowych węglików w równoległych rzędach ściśle zorientowanych względem listew ferrytu oraz austenitu szczątkowego Rys. Twardość bainitu ok. 400HB Pytanie nr : 43 Rodzaje i cel stosowania odpuszczania . Odpuszczaniem. - nazywa się zabiegi polegające na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temp. punktu przełomowego Ac1 723oC , wygrzaniu w tej temp. , a następnie powolnym lub szybkim chłodzeniu . Odpuszczanie w niskiej temp. - przeprowadź się przy temp. 300 C .Głównym celem jest usunięcie naprężeń wewnętrznych przy jednoczesnym zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie . W odpuszczaniu nie ma wyraźnego przejścia od jednej do drugiej struktury ; jest szereg przemian przejściowych . Odpuszczanie w średnich temp - od 250-500 C , ma na celu uzyskanie wysokiej sprężystości przy dostatecznej ciągliwości utrzymanie wysokiej wytrzymałości . Odpuszczanie w wysokich temp. -w zakresie temp. 500-Ac1. ma na celu uzyskanie bardzo wysokiej udarności przy możliwie jeszcze dobrej wytrzymałości Odpuszczaniu towarzyszy złożony prosec subtelnuch zmian strukturalnych . W celu odpuszczania piece wyposaża się w specjalne wentylatory w celu wytworzenia specjalnej atmosfery podczas odpuszczania , korzysta się z kąpieli solnych , olejowych lub piaskowych . Odpuszczanie wysokie w temp.- 500-650 C ; udarność Pytanie nr 45 Zjawisko kruchości odpuszczania Kruchość odpuszczania -zjawisko przejawiające się zmniejszeniem udarności w stalach nisko i średnio stopowych odpuszczonych w zakresie 400-600 temp. w szczególności 500-525temp. Stale zahartowane i odpuszczone w identyczny sposób po odpuszczeniu chłodzone w oleju i wodzie uzyskują znacznie większą udarność niż stale chłodzone po odpuszczaniu w powietrzu . Zjawisko to dotyczy stali: mangamowych , chromowych, chromowo-niklowych. Sądzi się że zjawisko kruchość odpuszczania spowodowane jest segregacją manganu , chromu , niklu na granicach ziaren austenitu i ferytu .Kruchość odpuszczania zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń , dodatki molibdenu wolframu szybkie studzenie . Nieodwracalna kruchość odpuszczania - występuje przy odpuszczaniu w zakresie 200-300 C i zwana jest kruchością 300 związana jest z rozpuszczaniem się węglika *w osnowie martenzytu odpuszczonego co powoduje wzrost węgla i wzrost naprężeń sieciowych oraz zarodkowanie cementytu na dyslokacjach i segregacja fosforu , cyny . Zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń oraz odpuszczanie e temp. niższych od 200 wyższych od 400 . Pytanie nr 46 Nawęglanie stali sposób i cel . Nawęglanie- proces nasycania warstwy powierzchniowe stali węglem . Polega ono na nagrzaniu stali w odpowiednim ośrodku do temp. powyżej Ac3 i wygrzaniu w tej temp. przez pewien czas wystarczający , aby zaszła dyfuzja węgla w stal aż do żądanej grubości warstwy i następnie na powolnym chłodzeniu . Proces nawęglania wiąże się z rozpuszczalności węgla w żelazie . Na skutek nawęglania wytwarza się w warstwie powierzchniowej struktura nadeuktoidalna lub euktoidalna . Celem procesu jest otrzymanie warstwy odpornej na zużycie i naciski powierzchniowe . Proces ten może być realizowany w ośrodkach ;gazowych ;cieczowych . wady nawęglania : występowanie warstwy siatka cementytu drugorzędowego , gwałtowne przejście struktury nawęglonej do rdzenia , pojawienie się miękkich plam . Do nawęglania stosuje się stale niskostopowe wyższej jakości (10,15,20), oraz stale konstrukcyjne do nawęglania 15H,20H ,18H . Zaletą nawęglania w ośrodku cieczowym jest możliwość bezpośredniego hartowania oraz znacznie krótszy czas procesu . Nawęglanie w gazach - atmosferę gazowa stanowią CO H2 oraz N2 H2O CH4. Odpowiednie właściwości przedmiotu nawęglonego uzyskuje się w wyniku hartowania i niskiego odpuszczania .Twardość warstwy nawęglonej i obrobionej cieplnie wynosi ponad 60HRC. Pytanie nr 47 Sposób i cel azotowania stali . Azotowanie - polega na wprowadzeniu do warstwy powierzchniowej przedmiotu stalowego zazwyczaj ulepszonego cieplnie ,, azotu „” podczas ogrzewania jej w strumieniu amoniaku ,który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych . Jest to obróbka cieplno-chemiczna Istota procesu azotowania polega na dysocjacji amoniaku na azot i wodór , którego aktywne atomy przenikają w głąb stali . Azotowanie przeprowadza się w strumieniu amoniaku podgrzanego do temp. ok.400 C który najpierw dysocjuje według równania 2NH3= 2N + 3N2. Celem azotowania jest otrzymanie dobrej odporności na działanie zmiennych naprężeń mająca dużą wytrzymałość na zmęczenie . Zwiększa odporność stali na działanie korozji atmosferycznej , wody zwykłej i słonej . Daje większa odporność na ścieranie i twardość niz. nawęglanie ; poprawia własności mechaniczne rdzenia ; niższa temp. zabiegu ; Normalnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach , które wykazują duża skłonność do tworzenia twardych azotków jak ;glin, tytan; wanad. Fosforowanie powierzchni przyśpiesza proces azotowania . Zalety ; niska temp. 480-650 C ; otrzymujemy twardą warstwę bez potrzeby hartowania co pozwala uniknąć wad . Pytanie nr : 48 Konstrukcja wykresów CTPi i CTPc C - czas ;T - temp.; p-przemiana; i- izotermiczna ; c - chłodzenie ciągłe Wykresy te umożliwiają określenie mikrostruktury stali po hartowaniu z różnymi szybkościami chłodzenia . Konstrukcja wykresu CTpi 1. austenizujemy próbkę 2 . zanurzamy próbkę w kąpieli chłodzącej o temp. niższej od Ac1 w wodzie 3 Hartujemy w wodzie 4. kolejne próbki wytrzymuje się w kąpieli chłodzącej przez różne okresy czasu , a ponieważ po hartowaniu powstaje martenzyt , więc po wytrawieniu zgładu można odróżnić ciemny perlit od jasnego martenzytu i ustalić jaki % próbki uległ przemianie . rys Pytanie nr: 49 Oznaczenie , charaktreystyka , i zastosowanie stali stopowej konstrukcyjnej : niskostopowej o podwyższonej wytrzymałości , od ulepszania cieplnego, do nawęglania , sprężynowej , łożyskowej . Znak stali: a b c d e f ; e f- ilość dodatków stopowych w % ; c d- liczba określająca rodzaj pierwiastka stopowego ; a b -liczba określająca zawartość węgla w % ; dodatki stopowe: H- chrom , G- mangan, N -nikiel, W -wolfram, F-wanad, J-aluminium,M.-molibden,S-krzem, T-ytan Przykład stali: Stal niskostopowa o podwyższonej wytrzymałości -0,1-0,2%C i około 2%manganu , podstawowy gatunek18G2. Stale te nie podlegają hartowaniu i odpuszczaniu , wykonuje się tylko wyżarzanie odprężające po spawaniu , przed spawaniem trzeba podgrzać . Zastosowanie : budowy silników , budownictwo, Stale do ulepszania cieplnego- skład chemiczny : 0,3-0,5%C ,najczęściej ok.3% dodatków stopowych. Obróbka cieplna: hartowanie po którym następuje wysokie odpuszczanie , hartowanie temp. 820-860 w wodzie lub w oleju . odpuszczanie temp.500-550 , Zastosowanie : sworznie budowa maszyn , koła zębate . Poprzez zastosowanie obróbki cieplnej następuje polepszenie właściwości mechanicznych , wytrzymałościowych , plastycznych . Wpływ dodatków stopowych: chrom-podwyższa hartowność , opóźnia procesy odpuszczania , krzem-podwyższa granicę sprężystości , nikiel-podwyższa hartowność , ciągliwość , obniż temp Przejścia w stan kruchy, molibden-zwiększa hartowność , zapobiega kruchości odpuszczania , wolfram i wanad- zwiększ a hartowność , opóźnia procesy odpuszczania . Gatunki: 30G2, 35SG ,30H ,37HS , 20HGS , 38HM , 40H2MF ,45HN . Stal do nawęglania -zaw. Węgla0,25%, Stale te cechuja się dobrą skrawalnością , odpornością na przegrzania , duża ciągliwością i mała skłonnością do odkształceń plastycznych podczas obróbki cieplnej , głównym dodatkiem stopowym jest chrom , nikiel , mangan , molibden , wolfram wanad .Obróbka cieplna : hartowanie bezpośrednio po nawęglaniu , niskie odpuszczania Gatunki: 15HGN ,17HNM ,15HN ,15HGN ,16HG ,15H . Stale sprężynowe- zawartość 0,4-0,9%C ,gł ówne dodatki stopowe;, mangan, krzem silnie umacniają ferryt , podnoszą granicę sprężystości chrom, wanad, Zastosowanie: sprężyny , resory, Odznaczają się duża wytrzymałością na zmęczenie , wysoka wytrzymałością statyczną dobrymi właściwościami plastycznymi . Gatunki: 45S , 65G ,60SG , 50HF ,50HS ,50HG ,60SGH. Po obróbce cieplnej stale można poddawać piaskowaniu , szlifowaniu , niedopuszalne są na powierzchni jakiekolwiek rysy i pęknięcia . Stal łożyskowe- oznaczenie : L , H- zawartość chromu ; .....ilość chromu w 1/10%. Skład chemiczny: 0,01%C ,1,5%Cr dodatki krzemu, manganu, . Zastosowanie : do produkcji łożysk tocznych . Gatunki:ŁH15 , ŁH15SG . Od tych stali wymaga się dużych twardości jednorodności wysokiej czystości i wysokiej hartowności (austenit szczątkowy jest nieporządny) . Obróbka cieplna ; hartowanie polega na nagrzaniu do temp. ok.,850 , austenizoawnie od 25 do 60 min. , oziębianie w oleju o temp.30-60 oziębianie w temp. ok. 10 . oraz niekiedy wymrażanie (aby usunąć austenit szczątkowy). ; odpuszczanie w temp. ok.180 w czasie ok.2h ; normalizowanie w temp. bliskiej Acm w czasie 30-60min. Stale do azotowania -skład:0,25-0,4%C ,dodatki chrom, molibden, aluminium. Azotowanie stali wykonuje się zawsze po ulepszaniu cieplnym Gatunki;38HMJ ,25H3m. ,33H3MF. Pytanie nr 50 Oznaczenie , charakterystyka i zastosowanie stali stopowej narzędziowej : do pracy na zimno , gorąco , szybkotnącej Stal narzędziowa do pracy na zimno - służą do wykorzystania na narzędzia , które nie powinny się nagrzewać . W czasie pracy w stalach tych w porównaniu z węglowymi , obserwuje się wzrost wytrzymałości na zginanie , skręcanie , wzrost hartowności oraz ciągliwości . Stale te produkuje się jako wysokowęglowe (od 0,75-2,1%C) które zawierają około12%Cr , 10%W, 2,1%V oraz średniowęglowe (0,4-0,6%C) zawierające 0,4-1,5%Cr , 0,4-2,0%W, 0,1-0,6%V . Stale wysokowęglowe służą na narzędzia gdzie jest potrzebna duża odporność na ścieranie i twardość . Dodatki stopowe nadają stali dużą hartowność i obrabialność , odporność na ścieranie dzięki tworzeniu się węglików o dużej twardości Stale średniowęglowe są stosowane do narzędzi o zwiększonej ciągliwości , odporności na obciążenia dynamiczne . Stale do pracy na zimno są dostarczane w stanie zmiękczonym w postaci odkuwek, prętów kutych i walcowatych. Oznaczenie stali to litera N . Zastosowanie : matryce do wykrojników , narzędzia pomiarowe , sprawdziany. Do tych stali zaliczamy : chromowe , chromowo-wandalowe , wolframowe , chromowo-krzemowe. Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco -na narzędzia które w czasie pracy nie ulegną zmianom kształtu i pęknięciom przy silnych dynamicznych naciskach oraz szybkim chłodzeniu i nagrzewaniu w czasie pracy . Wszelkie wady hartownicze są w nich niedopuszczalne . Stale te odznaczają się wysoka twardością nie obniżającą się nawet w czasie wzrostu temp. Skład chemiczny : (0,25-0,55%C) , 5,5%Cr , 1,1%W , 3%Mb , 2% Ni , 10%V . Służą do wyrobu form do odlewania pod ciśnieniem , kuźniarek . Oznaczenie to litera W. Przykłady : WWN1 , WNW2 , WNL, WWS , WCV . Dobór tej stli jest uwarunkowany za pomocą twardości danego narzędzia , i jego zdolności do odkształceń sprężystych w warunkach pracy . Wszystkie stale do pracy na gorąco hartuje się w oleju . Przeważnie są to stale średniowęglowe . Łatwo ulegają odpuszczaniu . Zastosowanie: sworznie wałki, koła zębate , części maszyn . Stale szybkotnące -stale zastosowane na narzędzia skrawające do obróbki skrawania , gdzie ostrze nagrzewa się do temp. 600 , bez obawy szybkiego stopienia się . Oznaczenie S , litery oznaczają dodatki stopowe, cyfry lub liczby określające ilość dodatków w % . obróbka cieplna : wyżarzanie zmiękczające 880 ; hartowanie temp. 1100-1200; odpuszczanie 530-570 . twardość po hartowaniu 64 HRC . Przykłady : SW14 , sW18 , SK5 . stale te bazują na stli chromowo- wolframowej . Skład chemiczny : 8-24%W , 3,5-5%Cr , 0,6-1,4% C do 5% Wa , do 12% Ko , do 9%Mo. Pytanie nr : 51 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie stali stopowej specjalnej : odpornej na korozję , kwasoodpornej Stale odporne na korozję- stale nie ulegające korozji atmosferycznej , wodnej , ziemnej. Oznaczenie : znak stali składa się z cyfry określającej ilość węgla w 1/10 % ; litery i liczb określających ilość w % oraz rodzaj dodatków stopowych Jeżeli na początku stoi O to oznacza że zawartość węgla nie przekracza 0,07%. Jeżeli OO to zawartość węgla nie przekracza 0,03%Głownwe dodatki stopowe to : chrom w ilości większej od 13%powoduje zmianę potęcjału elektrycznego stali z 0,6 V do 0,V i tym samym zwiększający odporność skokowo na korozję ;Tytan do 0,8%; aluminium do 0,3% ; mangan do 15 nikiel do 2% . Stale te można hartować martenzytycznie . Obróbka cieplna : hartowanie temp. 980-1100 ; chłodzenie w oleju lub powietrzu ; odpuszczanie niskie , średnie lub wysokie . Stale zawierające do ok. 17% chromu i mniej niż 0,05%C maja strukturę ferrytyczną w całym zakresie , aż do temp. topnienia . Stale o zawartości ok. 13% Cr z dodatkami azotu i niklu maja mieć w zakresie 1000-1100 strukturę dwufazową -ferryt + austenit . Wzrost zawartości węgla powoduje rozszerzenie pola austenitu . Zastosowanie : przemysł spożywczy , naftowy , papierniczy , sprężyny , noże , łopatki , turbiny . Stale kwasoodporne - podstawowe dodatki ok. 18%Cr , 8%Ni , pozostałe to Mo, Cu , S . Są to przeważnie stale chromowo niklowe , odporne na działanie kwasów azotowego, , kw. Organicznych , roztworów soli , wody morskiej , są to stale spawane w osłonie gazów szlachetnych . Maja strukturę austeniczna . W stalach tych zachodzi korozja międzykrystaliczna - polega na wydzieleniu się węglików chromu n granicy ziarn austenitu co powoduje zabużenia warstw przy granicach i tym samym spadek odporności na korozję . Metody zapobiegania korozj8i międzykrystalicznej : przesycanie w temp. 1000-1100 ; rozłożenie węgla w austenicie ; niedopuszczenie do nagrzania stali do temp. 500-800 ; wprowadzenie tytanu lub niobu w celu zwiększenia węgla w trwałe węgliki typu MC. Oznaczenie : H - pierwsza litera . Pytanie nr : 52 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie odlewniczych stopów : a.) AL.-Si b.)AL. -Mg c.)Al.-Cu . Podział stopów aluminium :rys Dzieli się je ze względu przede wszystkim na postać w jakiej znajdują zastosowanie a-do przeróbki plastycznej , a1-stopy do przeróbki plastycznej (umocnienie wydzielinowe wydzielawczo , a2- ..... (nie umacniane wydzielawczo) b- stopy odlewnicze Stop odlewniczy AL.-Si rys Stopy Al. z Si o zawartości bliskiej eutektycznej noszą nazwę siluminów . Modyfikacje siluminów podeutektycznych i eutektycznych polega na dodaniu do ciekłego stopu modyfikatora , którym jest -sód - najczęściej NaCl , NaF , ok. 0,5-0,8%. Sód powoduje rozdrobnienie eutektyki , a tym samym wzrost właściwości mechanicznych Czas działania modyfikatora -do 40 min. Modyfikacja siluminów nadeutektycznych polega na dodaniu do stopu fosforu (PCL5) , który powoduje obniżenie i przesunięcie w prawo punktu eutektycznego , dzięki czemu stopy nadeutektyczne staja się stopami eutektoicznymi w postaci wolnych kryształów . dodatki stopowe do siluminów :magnez , w ilości do 1,5% tworzy z krzemem fazę międzykrystaliczną Mg2Si o zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym uniemożliwiającej umocnienie wydzieliczowe .; miedz- w ilości do 4% podwyższa ona odporność na wysoką temp. i polepsza skrawalnośc , powyżej 4% obniża odporność na korozję . ; mangan - (0,2-0,5%) w celu obniżenia szkodliwego wpływu żelaza tworzącego iglastą i kruchą fazę AL4Si2Fe. Siluminy charakteryzują się :dobrą lejnością , małym skurczem odlewniczym ok.1% , dobrą odpornością na korozję ; nie wykazują skłonności do pęknięcia na gorąco , odlewa się je w temp. 680-750 .Obróbka cieplna : przesycanie z temp. 500w wodzie o temp. 60 , starzenie w temp.180 przez 24 h , wyżarzanie odprężeniowe 230-350 przez 6-12 h w celu usunięcia naprężeń odlewniczych . Zastosowanie : tłoki głowice silników , elementy pomp, armatura . Charakterystyka stopów z siluminów : dobra spawalność, mała skrawalność , wysokie właściwości w temp. podwyższonej , mały wspoł. Rozszerzalności cieplnej, mały współ Tarcia , duża odporność na ścieranie . Wykres równowagi wykazuje że obydwa składniki odznaczają się całkowita wzajemna rozpuszczalnością w stanie ciekłym i że nie wytwarzają związków chemicznych . Eutektyka AL.-Si zawiera 11,6%Si ma temp . topnienia 577 .Rozpuszczalność Si maleje wraz ze wzrostem temp. Oznaczenie : AK -aluminium , krzem AK7 , AK9 , AK52 , AK11 , AK64 , AK12 Stopy AL.- Cu Stopy te zawierają do 5%Cu , oraz dodatki tytanu i magnezu , podczas odlewania maja tendencje do pękania na gorąco , co powoduje ich mniejsze zastosowanie niż siluminów .Stopy te maja budowę roztworu stałego α oraz eutektyki α + Al2Cu . Ze wzrostem zawartości miedzi w stopach Al.-Cu wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności zwiększają się , podczas gdy wydłużenie maleje , zwłaszcza w stopach hartowanych i poddanych starzeniu . Mikrostruktura stopu w stanie lanym zawierającego 3,94%Cu 0,02%Si oraz 0,02%Fe składa się z roztworu stałego i eutektyki . Obróbka cieplna : umocnienie wydzieleniowe . Zastosowanie : przedmioty o niewielkich wymiarach i prostych kształtach silnie obciążone , AM10 i AM75- tłoki , cylindry pomp, sprzęgła . Oznaczenie : AM ; AM4 , AM5 , AM10 , am75 Charakterystyka : dobra lejność, niska wytrzymałość na rozciąganie , powolne stygnięcie , dobra obrabialność cieplna . Stopy AL.-Mg Posiadają najmniejsza gęstość i największa odporność na korozję ze wszystkich odlewniczych stopów Al. zawartość Mg-4 do 11% , dobre własności wytrzymałościowe , plastyczne , dają się odlewać pod ciśnieniem . Oznaczenie : AG ; AG10 , AG51 . Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące , w temp. 450-480, Wyżarzanie odprężeniowe , w temp. 120-150 , umocnienie wydzieleniowe , przesycanie w temp. 435-w wodzie o temp. ok. 80 , starzenie sztuczne w temp 150 przez 24 h , lub naturalne przez 60 dni. Zastosowanie: Wysoko obciążone części maszyn , zastosowanie w przemyśle maszynowym, przemysł okrętowy . Pytanie nr : 53 Oznaczenie, charakterystyka , zastosowanie stopów Al. do przeróbki plastycznej. Strukturę tych stopów tworzyć powinien roztwór stały o osnowie Al. , mający ograniczona i zmienną rozpuszczalność , która umożliwia znacznie zwiększenie ich twardości i wytrzymałości po obróbce cieplnej ( hartowaniu i starzeniu ) . Są to przeważnie stopy dwu-lub wieloskładnikowe , otrzymane przez przetopienie Al. z odpowiednimi dodatkami . są to: Al.-Mn ; Al.-Mg ; Al.-Cu(durale ) ; Al.-Zn-Cu-Mg (durale cynkowe) . Stop Al.-Mn \Mn do 1,6% , mikrostruktura składa się z roztworu stałego α(roztwór stały manganu w aluminium) i wydzielenie pary międzykrystalicznej Al6Mn ; po odlaniu mają budowę gruboziarnistą i skłonność do pękania . Może się e nich tworzyć faza α(Al. Mn, Si , Fe). Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące w temp. 500 ; Wyżarzanie rekrystalizujące w temp. 350-400 ; Są one odporne na korozję oraz spawalne , wykonuje się z nich zbiorniki cieczy i gazów dla przemysłu spożywczego . Stosowane są w stanie obrobionym plastycznie na zimno lub po dodatkowym wyżarzaniu . Oznaczenie : PA ; PA1(Al. Mn1) ;PA5(Al.Mn1Mg1). Stopy Al.-Mg .Odznaczają się dobrą odpornością na korozję i na działanie wody morskiej . zawierają 1-1,5%Mg oraz niewielkie ilości manganu 0,2-1% , chromu 0,15-0,35% ,oraz tytanu 0,02-0,2% rozdrabniającego ziarno i podwyższającego odporność na korozję ; zbudowane z roztworu stałego α oraz wydzieleń fazy β Al3Mg2 , faz bogatych w mangan Al. Mg2Mn , żelazo AlFeSi oraz fazy Mg2Si. Obróbka cieplna : homogenizacja w temp. ok.200 , wyżarzanie rekrystalizujące w temp.ok.300, wyżarzanie odprężające w temp. 100-150 . Właściwości : dobra podatność do przeróbki na zimno i gorąco , spawalność ,,podatność do polerowania anodowego wykonywania powłok tlenkowych (kolorowanie) . Zastosowanie : skomplikowane odkuwki matryce , elementy do przemysłu spożywczego , budowlanego , chemicznego . Dodatek krzemu w ilości do1,5% do tych stopów pozwala umacniać je wydzieleniowo gdyż Al. tworzy z Si układ Al.-Mg2Si o zmiennej malejącej rozpuszczalności Oznaczenie : PA2 -AlMg2 , PA11-AlMg3 , PA38-AlMgSi Stopy Al.-Cu ( durale) Podział : niskostopowe-2,2%Cu ; 0,2-0,5%Mg ;0,3-0,5%Mn średniowęglowe 3,8-4,8%Cu ; 0,4-0,8%Mg ; 0,4-0,8%Mn ;wysokowęglowe 2,6-3,2%Cu ; 2,2,4%Mg ; 0,5-0,7%Mn . Durale mają budowę roztworu stałego z dużą ilością wydzielenia faz międzykrystalicznych . Zastosowanie: blachy , druty , odkuwki kształtowniki stosowane na obniżone elementy konstrukcyjne . Przed starzeniem dural jest ciągliwy . Można go dobrze walcować , kuć i tłoczyć , ale ma małą wytrzymałość na rozciąganie Właściwości mechaniczne duralu wzrastają silnie dopiero w wyniku starzenia , przy czyn największy ich wzrost zachodzi podczas starzenia w ciągu pierwszej doby po hartowaniu . Właściwości zależą od szybkości i temp. przesycania , przekroczenie zalecanej temp. powoduje znaczne obniżenie właściwości plastyczne , natomiast czas pomiędzy wyjęciem wsadu z pieca , a włożeniem go do wody nie powinien przekraczać 30 sek. , podczas starzenia zachodzą w kilku stadiach zmiany właściwości durali . Mechanizm rozpadu przesyconego roztworem stałym jest bardzo złożony i zależy od magnezu . Durale są nie odporne na korozję - platynuje się je czystym aluminium . Stopy Al.-Zn- Cu-Mg skład chemiczny : 5-8%Zn ; 0,8-2,8%Cu ; ok.3%Mg ; 0,2-0,6%Mn, 0,1-0,25% Cr, do0,08% Ty . Posiadają stuk rurę roztworu stałego α + duża ilość faz międzykrystalicznych . Obróbka cieplna : Wyżarzanie rekrystlizujce w temp. 400 , Umocnienie wydzielinowe ; przesycanie w temp. 510 wodzie prze około 15 h . Stopy te mają najwyższe właściwości mechaniczne z wszystkich stopów do przeróbki plastycznej. Wytrzymałość na rozciąganie 500-600 Mpa . Pytanie nr : 55 Rodzaje oznaczenie , zastosowanie mosiądzów do przeróbki plastycznej. Mosiądzami - nazywamy stopy miedzi z cynkiem . Wśród mosiądzów do przeróbki plastycznej -wiele z nich jest mosiądzami dwuskładnikowymi , mianowicie mosiądze o zawartości 60-96% Cu , reszta cynk. Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , lotniczy , samochodowy, . Właściwości : podatność do przeróbki plastycznej przeważnie na zimno, odporne na korozje , korozje wody morskiej , dobrze skrawalne , szczególnie o pewnej zawartości ołowiu. . Podział dwuskładnikowe , wieloskładnikowe.(specjalne),,zawierają oprócz miedzi i Zn inne dodatki ok.3%ołowiu, do2% Mn , 1,5%Fe , do2,5%Al. do 4%Si , do6,5%Ni , do 0,06% P. Są one stosowane zazwyczaj w postaci odkuwek, prętów , kształtowników , drutów rur, itp. Oznaczenie : M.-dwuskładnikowy , ..... liczba oznacza ilość miedzi w % M. (95,90, 68,52,) MM-wieloskładnikowy MA58, MO58, MA77,MC62, MK80, MM59 .Mosiądze obrobione plastycznie stosuje się w różnym stanie umocnienia , który nie jest jednak określony wielkością zgniotu . Pytanie nr:56 Rodzaje , oznaczenie , zastosowanie , mosiądzów odlewniczych. Wszystkie mosiądze odlewnicze są stopami wieloskładnikowymi , przy czym składnikami mosiądzów odlewniczych są : ołów do 4% ,mangan do 4% , al. do 3% , żelazo do 1,5% ,Si do 4,5% . Właściwości : są odporne na ścieranie i korozje , wykonuje się z nich części maszyn i armaturę . Oznaczenie : identyczne jak mosiądzów do przeróbki plastycznej. MM74(CuZN43Mn4Pb3Fe ) MM58, MK80(CuZn16Si4) ,MA67 ,MA58 .w MOSIĄDZACH TYCH OŁÓW I KRZEM POPRAWIAJA ZDECYDOWANIE LEJNOŚC , NATOMIAST Al., mangan i Fe podwyższają własności wytrzymałościowe . Mosiądz krystalizuje w sieci A1 Korozja mosiądzów : odcynkowanie -zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych o zawartości cynku powyżej 20% w roztworach zawarte są jony chloru . Ten rodzaj korozji nie powoduje zmian kształtu przedmiotu lecz obniżenie właściwości plastycznych . ; sezonowe pękanie - zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych po przeróbce plast. . na zimno , poddanych działaniu środowiska zmieniającego amoniak. Zapobiega się temu rodzajowi korozji przez wyżarzanie w temp.200-300 . Pytanie nr 58 Rodzaje , oznaczenie i zastosowanie brązów do przeróbki plastycznej. Brązami nazywamy stopy miedzi z cyną , Al. , ołowiem , Si Mn , berylem itd. Są to stopy wieloskładnikowe :7%cyny , do 6,5%Ni , do 505%Al. , do3,5%Pb , d05,5%Fe . Właściwości: duża odporność na korozję , wysokie właściwości mechaniczne odporność na działanie wysokich temp. . Zastosowanie: druty, pręty , taśmy , blachy , rury . Brązy aluminiowe do p. .p. Zawartośc od5-11% Al., oraz Fe Mn i Ni Oznaczenie B- dwuskładnikowe , BB - wieloskładnikowe ; BA1032 ,BA1044 , BA 93 BB2 , B10, B101 . Brązy brylowe- zawartość do2%Be , dodatki Ni, Co ,TI ; wykonuje się z nich sprężyny , narzędzia chirurgiczne , narzędzia w wytwórniach prochu . Brązy manganowe -zaw. 5-6% Mn , oraz dodatki Ni, Si , Al. . Brązy krzemowe- do 4,5%Si . Właściwości: duży skurcz odlewniczy dochodzący do 1,6% duża skłonność do absorpcji gazów . Zastosowanie : sprężyny , części maszyn . Pytanie nr :59 Oznaczenie , rodzaje , zastosowanie brązów odlewniczych. Główne składniki cyna do11% , ołów do 33% Al. do 11% , Si do 4,5% Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , papierniczy , lotniczy, górniczy, aparatura chemiczna . W tych brązach ołów polepsz lejność . Właściwości: dobra skrawalność odporne na korozję , ścieranie wysoką temp. Pytanie nr 61 Stopy łożyskowe - rodzaje , oznaczenie , właściwości . Jako stopów łożyskowych używamy brązów stopów o osnowie cyny i ołowiu oraz żeliw łożyskowych . Od stopów tych wymagamy następujących właściwości: dostateczna wytrzymałości na zmęczenie i właściwości mechaniczne przy temp. pracy łożyska . , odpowiednich właściwości przeciwściernych tzn. Małego współcz. tarcia , odporności na ścieranie , do cieralność i pochłaniania obcych (twardych ) cząstek. ,odpornoś na korozje . Rodzaje : ć stopy łożyskowe aluminiowe, brązy cynkowe, brązy ołowiane , łożyska trójwarstwowe, stopy z dodatkiem wapnia , o osowie ołowianej.

Pytanie nr 1 Podział i charakterystyka materiałów stosowanych w technice Metale : a.) techniczne czyste-lekkie, ciężkie , stopy ciężkie : średniotopliwe(V, fe ,Cr , Mn, Au), trudnotopliwe(Be, Ti, Sc) , łatwo topliwe(Ca , Na , Al., Mg),, wysokotopliwe(Nb, Te, Mo) b.)ceramika : szkło(krzemionka , materiał bezpostaciowy, nie na struktury krystalicznej), specjalna (wyroby stosowane w medycynie , przemyśle samochodowym), wielkotonażowa c). polimery(tworzywa wielkocząsteczkowe zbudowane z monomerów): specjalne , ogólnego stosowania rys d). kompozyty( połączenie dwóch lub więcej faz , nie rozpuszczających się w sobie , których wspólne cechy i właściwości są wyższe niż każdej z tych faz oddzielnie). Pytanie nr : 3 Charakterystyka wiązań : międzycząsteczkowego, jonowego, atomowego, metalicznego. Wiązanie międzykrystaliczne - ( Van der Waasala), występuje pomiędzy niemal wszystkimi rodzajami pierwiastków i jest wynikiem nierównomiernego rozmieszczenia elektronów na zewnętrznej powłoce ; mają znaczenie tylko gdy nie występują inne wiązania .Wiązanie jonowe - występuje pomiędzy pierwiastkami różnoimiennymi ( + i - ) ; typowy związek z wiązaniem jonowym -NaCl NaCl = Na^+ + Cl^-; charakteryzuje się występowaniem sił elektrycznych pomiędzy pierwiastkami ; kryształy o takim wiązaniu maja temp. topnienia wysoką wysoka twardość , mają właściwości plastyczne ( wysoką kruchość); w stanie stałym źle przewodzą ciepło , są izolatorami ; w stanie ciekłym źle przewodzą prąd . Są to wiązania symetryczne , o symetrii kulistej . Wiązania atomowe ( kowalencyjne ) -występuja pomiędzy pierwiastkami , które maja conajmieej jeden w połowie zapełniony poziom energetyczny (orbitę) ; siły tego wiązania wynikają z dążenia do tworzenia stabilnych obiektów elektronowych np.: Cl2 ,H2 , CH4 , CCH4 , diament ; pierwiastki z wolnymi atomami charakteryzują się wysoką twardością, bardzo wysokątemp. Topnienia , w niskich temp. są izolatorami , w wysokich temp. częściowo przewodzą prąd elektryczny . rys: Wiązania metaliczne - występuja w pierwiastkach , dla których elktrony walencyjne zajmują orbital s; teoria Drudego; Wiązanie polega na tworzeniu gazu elektronowego pomiędzy rdzeniami metalicznymi . rys: Wiązania nogą występować w materiałach równocześnie ,wtedy nazywane są wiązaniami złożonymi , występują w przyrodzie najczęściej. Pytanie nr 4 Pojęcie kryształu - typy i elementy symetrii w kryształach . Kryształem nazywamy ciało stałe , w którym atomy lub cząsteczki ułożone są w charakterystyczny sposób zachowując przestrzenna symetrię . Wszystkie cząsteczki zachowują się symetrycznie . Każdy identyczny atom sieci ma taka samą liczbę sąsiednich atomów , rozmieszczonych w jednakowej od siebie odległości . Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . Typy symetrii: -względem punktu; -wzgl. prostej; -wzgl. płaszczyzny Elementy symetrii ; środek symetrii-punkt wzgl. którego wszystkie elementy kryształu rozmieszczone są równomiernie ; oś symetrii-prosta wokół której obracając kryszał o określony kąt uzyskuje się taki sam układ krawędzi i węzłów, pojęciem osi wiąże się tzw. anizotropia kryształów ; płaszczyzna symetrii-dzieli kryształ na dwie równe części przy czym obie połowy kryształu oddalone są od pierwotnego położenia na jednakową odległość mają się do siebie tak, jak przedmiot i jego lustrzane odbicie . Pytanie nr :5 Pojęcie sieci przestrzennej , i komórki elementarnej Sieć przestrzenna - model rozmieszczenia węzłów przestrzeni , charakterystyczny dla każdego kryształu , węzły w przestrzeni maja identyczne otoczenie . rys . Komórka elementarna - Pytanie nr . 6 Układy krystalograficzne i typy sieci wg. Bravis'ea. Rozróżniamy 7 układów krystalograficznych i 14 typów sieci Bravis' ego . 1). Układ trójskośny występuje jedna komórka prymitywna P. - atomy w narożach 2). Układ jednoskośny typy komórek P. i C atomy na przekątnych podstaw 3). Układ rombowy typy komórek : P. C F J F - ściennie centrowana , na każdym boku J - Przestrzenie centrowana , w środku komórki 4). Układ tetragonalny typy komórek : P. J 5). Układ heksagonalny typy: P. 6). Układ romboedryczny 7). Układ regularny W tych układach krysta- lizują kryształy . Kierunek krystalograficzny - To prosta przechodząca przez dwa dowolne węzły sieci . Współrzędne tego kieru- nku odpowiadają współ- rzędnym najbliższego węzła sieci , przez który prosta poprowadzona z początku jest równoległa do rozpatrywanego kierunku . Wskaźniki płaszczyzn śieciowych: Aby je wyznaczyć należy określić punkty przecięcia płaszczyzn z poszczegó- lnymi osiami . Liczby w kierunkach są tzw. wskaźniki Millera . Pytanie nr : 7 Charakterystyka sieci A1 A2 A3: Sieć A1 -jest zbudowana z 14 atomów, jonów, z których 8 jest umieszczonych w węzłach sieci a 6 w środkach ścian sześcianu . Sieć A2 ( RPC) - posiada liczę koordynacyjną równą 8. Zbudowana jest z 9 atomów z których 8 w narożach , a 1 w środku komórki. Sieć A3 - to sieć heksagonalnazwarta( H2) - zbudowana jest z 17 atomów , 12 atomów w narożach , 2 w środku górnej i dolnej podstawy ; oraz 3 atomy wewnątrz . Liczba koordynacyjna = 12. Pytanie nr : 8 Pojęcie polimorfizmu . Polimorfizm - możliwość występowania niektórych pierwiastków w różnych stuk turach krystalicznych w zależności od warunków termodynamicznych (temp. i ciśnienia ); Gdy pierwiastek lub związek chemiczny ma więcej niż jedna strukturę krystaliczną i każda z nich jest trwała w określonym interwale temp. i pod określonym ciśnieniem to mówi się że pierwiastek wykazuje alotropię , a związek polimorfizm . Odmiany tych substancji różniące się typem sieci krystalicznej są nazywane odmianami alotropowymi lub polimorficznymi . Odmiany te oznacza się literami α β γ , które dopisuje się do symbolu pierwiastek lub związku . Podczas przemiany polimorficznej zostaje zachowany skład chem., następuje przebudowa sieci i ulegają nieciągłej zmianie właściwości fizyczne . Wśród pierwiastków alotropia jest uwarunkowana budową elektronową atomów i sprzyja jej mała różnica energii między zew. orbitalami atomu Liczba odmian jednego pierwiastka może wynosić od 1 do 6 . Żelazo przy temp. poniżej 910 ; następuje pierwsza odmiana i powyżej 1395 druga odmiana . Pytanie nr 9 Defekty sieci krystalicznej - podział i charakterystyka Defekt- odstępstwo od idealnej budowy kryształu . Najczęściej podział stosowany jest w zależności od geometrii defektu .Podział : punktowe , liniowe(dyslokacje) , powierzchniowe . Z termo -dynamicznego punktu można wyróżnić dwie grupy : odwracalne i nieodwracalne . Odwracalne - to te który stężenie w krysztale zależy od temp. oraz od ciśnienia zew. i można to stężenie zmienić przez zmianę warunków zew. ( defekty punktowe). Nieodwracalne nie zależą od temp. i ciśnienia ( liniowe , powierzchniowe) . Defekty punktowe - zaliczmy do mich wakans i atom międzywęzłowy ; wakans - puste miejsce e sieci krystalicznej . Czysty defekt wakansowy powstaje wskutek przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej na powierzchnie kryształu i nosi nazwę defektu SCHOTKIEGO . Rys : Natomiast skutkiem przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej w międzywęzłową są dwa defekty : wakans w opuszczonej przez atom pozycji i atom międzywęzłowy stowarzyszony z wakansem ;jest to nazywany defekt FRANKLA . Obydwa defekty mogą się w krysztale przemieszczać . Ruch ten nosi nazwę migracji . Defekty frankla występuja zwykle w kryształach jonowych oraz w metalach o mniejszej gęstości ułożenia atomów . Defekty liniowe (dyslokacje)-występują w materiałach polikrystalicznych , pojedynczych kryształach . Struktura w stanie równowagi nie powinna zawierać dyslokacji . Rys : Podział :dyslokacja krawędziowa -jest wynikiem istnienia w strukturze krystalicznej półpłaszczyzny sieciowej Oznaczenie dyslokacji krawędziowej ..... . Pierwszy określa dyslokację dodatnią a drugi ujemną . Dodatnia gdy dodatkowa płaszczyzna znajduje się ponad płaszczyzną poślizgu , a ujemna gdy płaszczyzna rozpościera się pod płaszczyzną poślizgu. Dyslokacja śrubowa - powstaje w wyniku przemieszczenia się części kryształu wokół osi zwanej linią dyslokacji śrubowej . Wektor Burgersa jest równoległy do linii dyslokacji . W dyslokacjach śrubowych rozróżnia się ;dyslokację prawoskrętną ,,lewoskrętną (linia przesunięć będzie przesuwać się w prawo). Stwierdzono że dyslokacje śrubowe powstają w czasie wzrostu kryształu . Rys: Dyslokacje mieszane - powstają w wyniku oddziaływania dyslokacji krawędziowych i śrubowych Pytanie nr 11 Mechanizmy przemieszczania się dyslokacji . Defekt Frankla- przesunięcie atomu z węzła sieci w pozycję między węzłową i równoczesnym utworze -niu atomu międzywęzłowego i wakansu . Defekt Frankla występuje w sieciach metali o stosunkowo dużych odległościach między atomami gdyż wtedy atom może łatwo zająć miejsce w międzywęźlu . W metalach w których odległości między atomami są stosunkowo małe defekty Frankla występuja w niewielkim stopniu . Rys. Defekt Schotkiego - atom przeska - ku je w puste miejsce wakansu ; jest to brak w strukturze jednocześnie kationu i anionu . Rys: Pytanie nr: 17 Mechanizmy odkształcenia plastycznego-charakterystyka Poślizg-polega na przemieszczeniu się jednej części kryształu względem drugiej w wyniku migracji dyslokacji w płaszczyznach poślizgu i wzdłuż tych samych kierunków . Budowa obu części kryształu pozostaje nienaruszona Doświadczalnie stwierdzono że poślizgi w danej sieci krystalograficznej nie zachodzą we wszystkich płaszczyznach . Kierunkami poślizgu są wyłącznie kierunki , dla których wektory Burgersa dyslokacji są równoległe do kierunków rozmieszczenia atomów . System poślizgu -(kombinacje płaszczyzny i kierunku). Pasmo poślizgu- przypadkowe linie poślizgu rozłożone nierównomiernie i ułożone w zagęszczonych warstwach . schemat poślizgu: Bliżniakowanie - polega na jednorodnym ścinaniu kolejnych warstw atomów Bliżniakowanie . Zbliżniaszczone części kryształu są lustrzanym odbiciem kryształu macierzystego Efekt krystalograficzny jest równoważny obrotowi . Udział obu mechanizmów zależny jest od struktury kryształu . W bardzo plastycznych metalach o strukturze A1 (Al.,Cu,Ag)dominuje poślizg , a w A3 lub innych nieregularnych (Cd.,Zn,Sb)-Bliżniakowanie Rys : Pytanie nr : 18 Pojęcie umocnienia -krzywe umocnienia monokryształów o sieci A1 A2 A3 Umocnienie -spowodowane jest zmniejszeniem się zdolności przemieszczania dyslokacji wskutek ich wzajemnego blokowania oraz oddziaływania a przeszkodami tj. Granicami ziarn , wydzieleniami i atomami obcymi. Umocnienie zależy od stuktuty krystalicznej. Krzywe umocnienia dla monokryształów: Umocnienie monokryształu o strukturze A1 wykazuje trzy stadia . I stadium , łatwego poślizgu (mała i stała szybkość umocnienia) wynika ze wzrostu dyslokacji . II stadium szybkiego umocnienia (duża i stała szybkość umocnienia ) jest rezultatem oddziaływania dyslokacji w aktywnych systemach . III stadium zdrowienia dynamicznego (malejąca szybkość umocnienia )jest rezultatem zmniejszenia gęstości dyslokacji krawędziowej Monokryształy o strukturze A3 wykazują (Mg)wykazują tylko I stadium Łatwego poślizgu , a monokryształy o strukturze A2 (np.Fe) tylko III stadium Pytanie nr : 19 Zgniot . Wielkość odkształcenia plastycznego metalu dla celów technologicznych określa się tzw. Gniotem . Z= ΔA * 100% Ao A - przekrój pola poprzecznego Ao -przekrój początkowy ODKSZTAŁCENIE PLASTYCZNE - rozumie się odkształcenie trwałe powstałe w wyniku jego obciążenia i pozostaje w nim po całkowitym usunięciu obciążenia , bez naruszania materiału . Odkształcenie plastyczne poza zmianą kształtu i zmian wymiarów powoduje zmiany mikrostruktury : stanu naprężeń , właściwości . Całokształt tych zmian określa się ,, zgniotem „” . Odkształcenie następuje głównie poprzez poślizg , zachodzący wzdłuż płaszczyzn i kierunków łatwego poślizgu , typowych dla struktury krystalicznej kryształu . Zgniot powoduje rozdrobnienie ziaren metalu na odłamki . Badania miękkiej stali po przeróbce na zimno w różnym stopniu , wykazują że w miarę wzrostu stopnia przeróbki , wytrzymałość na rozciąganie Re zwiększa się, a wydłużenie maleje . Dostatecznie duże gnioty doprowadzają do zgodności określonego kierunku krystalograficznego z kierunkiem największego odkształcenia , czyli do statycznie uprzywilejowanej orientacji ziaren - do utworzenia tekstury odkształcenia . Tekstura wywołuje anizotropie właściwości , głównie wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia . Zmianom mikrostruktury towarzyszy pojawienie się naprężeń własnych wywołanym nierównomiernym odkształceniom metalu .Wyróżmiamy naprężenia : -podmikroskopowe I rodzaju ( spowodowane odkszałceniami wewnątrzkrystalicznymi ) -mikroskopowe II rodzaju ( odkszałcenia międzykrystaliczne np.; obroty) - makroskopowe III rodzaju(między warstwami metalu , spowodowane nierównomiernym odkszałceniem na przekroju metalu ) . Pytanie nr : 20 Pojecie i etapy rekrystalizacji Rekrystalizacja- obejmuje Wszystkie zmiany , procesy związane z ruchem szerokokątnych granic ziaren , w wyniku których następuje zmiana wewnętrznej orientacji . W wyniku tego następuje wzrost ziarn . Warunkiem rekrystalizacji jest stopień odkształcenia metalu , większy od tzw. Odkształcenia krytycznego . Obserwujemy kilka rodzajów rekrystalizacji . Etapy rekrystalizacji : zdrowienie 2. rekrystalizacja pierwotna rekrystalizacja równomierna rekrystalizacja wtórna Zdrowienie - proces wydzielania się z odkształconego metalu energii zmagazynowanej , dzięki wzajemnemu oddziaływaniu . Podczas zdrowienia zachodzi ; dyfuzja i anihilacja defektów punktowych ;anihilacja dyslokacji o przeciwnych wektorach ;kurczenie się pętli dyslokacyjnych ;Proces polega na częściowym zaniku naprężeń wewnętrznych i zniekszaceń siatki przestrzennej w metalu odkształconym na zimno . Rekrystalizacja pierwotna - występuje bezpośrednio w odkształconym metalu i jest procesem powstawania nowych zarodków , wolnych od nadmiaru defektów ziarn , które następnie rozrastają się kosztem odkształconej osnowy . Polega na tworzeniu się zarodków nowych ziarn i ich rozroście . Zachodzi w skutek migracji szerokokątnych granic ziarn . Rekrystalizacja równomierna - polega na wzroście średniej wielkości ziarn ; zależy od : zróżnicowania wielkości i kształtu ziarn ; temp.; dążenia układu do zmniejszenia energii swobodnej :Jest to wzrost selektywny : rosną ziarna większe , a mniejsze zanikają . Rekrystalizacja wtórna - zachodzi w wysokiej temp. i stanowi specjalny przypadek rozrostu ziarn , w których selektywnemu rozrostowi ulęgają tylko niektóre z zrekrystalizowanych ziarna , a po całkowitej rekrystalizacji wytwarza się gruboziarnista struktura -krucha ; odmienna od pierwotnej . Temp rekrystalizacji :Tr = ( 0,3-0,6)Tt Pytanie nr : 21 Pojęcie i podział stopów metali. Stop- substancja dwu lub wielo składnikowa , makroskopowa wykazująca właściwości mataliczne w której co najmniej jeden ze składników jest metalem . Podział stopów : jednofazowe , wielofazowe ; wszystkie stopy powstają w wyniku rekrystalizacji . Stopy metali są bardziej dogodne są bardziej wytrzymalsze i twardsze , tańsze od czystych metali, moga mieć też cenne właściwości fizyczne i chemiczne , można osiągnąć też poprawę właściwości technologicznych . Większość stopów można otrzymać przez stopienie ze sobą czystych metali przez redukcję rud zawierających składniki stopu , przez dyfuzję składników w stanie stałym , przez sprasowanie składników w stanie sproszkowanym i następnie spiekanie , wreszcie prze elektrolizę wodnych roztworów odpowiednich metali przy jednoczesnym osadzeniu na katodzie obydwu składników W stopach dwuskładnikowych w zależności od poszczególnych pierwiastków w dwuskładnikowych układach równowagi obserwuje się :rozpuszczalność nieograniczoną w stanie ciekłym , a w stanie stałym rozpuszczalność nieograniczoną lub rozpuszczalność ograniczoną Jeżeli obydwa metale mają temp. topnienia zbliżone , to na ogół stopy z nich tworzone maja niższą temp. topnienia od temp. topnienia obydwu składników Pytanie nr 22 Podział roztworów stałych . Roztwór stały jest jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej. Roztwór stały podstawowy- to roztwór którego rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu. Roztwór stały wtórny - roztwór którego rozpuszczalnikiem jest faza metaliczna . Podział: ciągłe- w których występuje nieograniczona rozpuszczalność składników w stanie stałym graniczne- o ograniczonej rozpuszczalności składników w stanie stałym . Pytanie nr :23 Reguła tworzenia roztworów stałych . (Hume -Rothego) Roztwór stały - występuje wtedy gdy w strukturze kryształu obok atomów podstawowych występuja atomy innego pierwiastka . 1 . Reguła elektrowartowości ujemnej. Im jeden składnik jest bardziej elektrododatni , a drugi elektroujemny tym większa skłonność do tworzenia faz międzymetalicznych 2. Reguła wielkości atomów . Jm większa różnica wielkości promieni atomów rozpuszczalnika i składnika rozpuszczalnika tym mniejszy zakres rozpuszczalności . Gdy stosunek promieni atomowych jest mniejszy od 1,08 powstają roztwory stałe ciągłe . Gdy stosunek promieni atomowych jest większy od 1,15 powstają roztwory stałe graniczne o rozpuszczalności mniejszej od 1% . 3.Reguła typów sieci :gdy składniki mają ten sam typ sieci możliwe jest powstanie roztworów stałych ciągłych , w innym przypadku powstają roztwory stałe graniczne . 4.Reguła względnych wartowości : metal o mniejszej liczbie elektronów walencyjnych łatwiej rozpuszcza metal o większej liczbie elektronów walencyjnych nią odwrotnie . Dotyczy to miedziowców (Cu, Ag, AU)z innymi metalami. Pytanie nr :24 Pojęcie i podziała faz międzykrystalicznych. Faza- cześć układu , która ma wewnątrz jednakowe własności i oddzielona jest od reszty układu powierzchnia podziału nosząca nazwę granice faz . Rys. W wyniku krzepnięcia stopów otrzymujemy : roztwory stałe , fazy międzymetaliczne . Fazy międzymetaliczne Powstaja w wyniku połączenia metal- metal, lub metal- niemetal . Cechy faz międzymetalicznych : -struktura krystaliczna fazy różni się od struktury każdego ze składników .; -atomy każdego ze składników wykonują u[porządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej ( faza międzymetaliczna ma określona budowę krystaliczną ) ;- w oddziaływaniach pomiędzy metalami przeważa wiązanie metaliczne . ;-wzajemne stosunki ilościowe składników rzadko odpowiadają wartościom chem. pierwiastków jakie wykazują one w związkach chemicznych . Fazy międzymetaliczne oznacza się wzorem : Am Bn , np. Cr23 C7 . W fazach tych przy ściśle określonym stężeniu składników jak również w pewnym zakresie stężeń i wtedy tworzą roztwory stałe równo węzłowe , międzywęzłowe i pustowęzłowe. Fazy równo węzłowe Fazy eletkronowe-różnowęzłowy roztwór stały - powodują wyraźne właściwości metaliczne , strukturze fazy warunkuje stężenie elektromowe. ; fazy Laswrsa- tworza je pierwiastki o stosunku promieni. ra/rb =1,225 . A b2 - ogólny wzór Lawersa. ; fazy międzywęzłowe-tworzą się pomiędzy metalami przejściowymi a metaloidami Fazy międzymetaliczne - o strukturach stałych (m4x, m2x ,mx, mx2), fazy o strukturach złożonych (BORKI, azotki, węgliki żelaza, kobaltu, manganu, niklu chromu. ) Pytanie nr: 25 Pojęcie dyfuzji ; I i II prawo Ficka Dyfuzja - jakakolwiek względna zmiana położeń atomów w sieci zachodzące pod wpływem wzbudzenia termicznego w ośrodku stacjonarnym. Jest aktywowanie cieplne transportem atomów przez materię . Proces obserwuje się we wszystkich stanach skupienia . Początkowo myślano że siłą napędową dyfuzji jest gradient stężenia . Procesy dyfuzyjne są nieodwracalne i towarzyszy im wzrost stopni układu . Dyfuzja rządzą prawa Ficka Teoria Ficka przy założeniu obecności gradientu stężenia , przyjmuje się za miarę skuteczności procesu strumień dyfuzyjny I dany jest zależnością : I = -D dC/dx D - współczynnik dyfuzji dC/dx -gradient stężenia dyfuzyjnego pierwiastka . . Znak minus wynika z przyjęcia kierunku dyfuzji za dodatni , przy odwrotnym kierunku gradientu stężenia . Współczynnik dyfuzji zależy od rodzaju dyfuzyjnego pierwiastka , struktury krystalicznej materiału , w którym dyfuzja zachodzi , oraz od temp. D = Do exp. -Q/k*T Do- stała zależna od sieci krystalicznej k-stała Baltzmana 1,34*10^-23 J*1/K G energia aktywacji atomu T- temp. w sieci bezwzględnej dyfuzja przyjmuje dwa zjawiska : dyfuzję (właściwą ) oraz samo dyfuzję .II -prawo Ficka dC/dt =Dd/dx (dC/dx) zmiana stężenia w czasie zależy od gradientu i współczynnika dyfuzji. Mechanizmy dyfuzji: -wakansowy-atomy przemieszczają się drogą wymiany z wakansami -międzywęzłowy- atomy międzywęzłowe przemieszczają się do sąsiednich luk ; po granicach ziarn ; przez dyslokacje . Szybkość dyfuzji jest większa w materiale drobnoziarnistym niż w gruboziarnistym , różnica jest większa w niskich temp. , a mniejsza w wysokich . Pytanie nr : 26 Reguła faz Gibssa . Reguła faz służy w metaloznawstwie do teoretycznego sprawdzenia wyników badań stopów metali i uzasadnienie doświadczalnych krzywych chłodzenia oraz wykresów równowagi . Równowaga fazowa - jest to współistnienie w stanie równowagi termodynamicznej stosunek ilościowy faz . Reguła faz Gibssa należy do podstaw chemii fizycznej. W ogólnej postaci określa ilość stopni swobody Z , tj. . liczbę wielkości , których zmiana nie narusz układu równowagi (temp. ciśniecie ), nie powoduje naruszenie lub powstanie nowych faz . Z = S- f +1 S- liczba składników , f- licz ba faz Z- liczba stopni swobody Przy Z=0 układ jest niezmienny , bez naruszania równowagi między fazami nie można zmienić temp. , ani stężenia żadnej fazy . Przy Z =1 układ jednoimienny , możemy zmienićś temp. lub stężenie jednej fazy. Przy Z=2 układ dwumienny . Liczba składników -substancje proste lub złożone z ,których w określonych warunkach mogą tworzyć Wszystkie fazy danego układu . Pytanie nr :28 Układ równowagi żelazo -węgiel. Na osi poziomej wykresu równowagi Fe-C odkłada się zawartość węgla (100% Fe-C -6,67%C) , na osi pionowej temperaturę. Każdy punkt wykresu przedstawia określony stop przy określomej trmp. .Wykres stopów Fe-C jest wykresem złożonym . Przemiany w tych stomach przebiegają bowiem nie tylko w czasie krzepnięcia ciekłego stopu , lecz również w stanie stałym wskutek przechodzenia żelaza z jednej odmiany w drugą . Górna część wekresu powyżej liniABCD jest krzywą początku krzepnięcia stoów w Fe -C , stopy znajdują się w stanie ciekłym . Temp. 1539oC to temp. Krzepnięcia i topmięcia czystego żelaza . Stop eutektyczny zawierający 4,3%C , również topi się i krzepnie w punkcie eutektycznym ,, C ” przy stałej temp. 1139^oC . W stanie stałym ma on charakterystyczną ziarnistą strukturę eutektyki -LEDEBURYT Wszystkie pozostałe stopy topią się i krzepną stopniowo w pewnym zakresie temp. wzdłużżż prostej AB wydziela się początkowo z ciekłego stopu roztwór stały δ , który przy temp. 1492^oC ulega przemianie peryktektycznej na poziomej HIB Pozostały ciekły stop reaguje wówczas z roztworem stałym , tworząc w punkcie J sam AUSTENIT ( δ ) , na lewo od ,, J „” AUSTENIT + ROZTWÓR STAŁY δ , na prawo AUSTENIT + CIEKŁY STOP . Na prawo od punktu ,,B„wzdłuz prostej BC oraz poniżej niej wydzielają się stopniowo ciekłego stopu kryształy austenitu , bogatego w trudniej topliwe żelazo , pozostały ciekły stop wzbogaca się tym o węgiel . Tego rodzaju przebieg krzepnięcia cechuje krzywa JE , poniżej której stopy składają się wyłącznie z kryształów austenitu γ . Krzepnięcie stopów zawierających 2-4,3%C kończy się na prostej EC , wzdłuż której pozostały jeszcze ciekły stop o składzie eutektycznym przekształca się przy stałej temp. w LEDEBURYT . W ten sposób poniżej EC struktura krzepnięcia skład a się z austenitu i ledeburytu . Stopy zawierające od 4,3 -6,67%C zaczynają krzepnąć wzdłuż krzywej CD. Wydzielają sięprzy tym kryształy pierwotnego cementytu wskutek czego pozostały ciekły stop ubożeje w węgiel . Kryształy cementytu wydzielają się w miarę spadku temp. Aż do prostej CF , na której pozostały ciekły stop osiągnowszy , skład eutektyczny krzepnie przy stałej temp. Po zakrzepnięciu stopy o zawartości powyżej 4,3 %C mają strukturę γ , złożoną z CEMENTYTU i LEDEBUTYTU . Dolna część wykresu .Linia GS określa początek wydzielania się ferrytu z austenitu . Z przebiegiem jej wynik, że temp. powstawaniwa ferrytu wynoszcego dla czystego żelaza 910^oC spada do temp. 723^oC dla stopu zawierającego 0,80%C ferrt zawiera najmniej 0,025%C , toteż wydzielanie się go z austenitu wzdłuż lini GS , w stopach pozostałych poniżej 0,8%C powoduje wzrost zawartości węgla w austenicie i osiągnie 0,80%C ( punkt S ) , na lini PS zachodzi przeniana euktoidalna : austenit o składzie 0,80%C przemienia się w PERLIT . W punkcie S oraz wzdłuż lini PS przebiega przeniana w której wyniku austenit przekształca się w PERLIT . Perlit nie jest eutektyką lecz eutektoidem , bo powstaje z roztworu stałego , a nie z ciekłego stopu . Linia ES jest granicą pozpuszczalności węgla w austeicie , malejąca w miarę spadku temp.od 2,0%C przy 1130^oC do 0,80%C przy 723^oC Linia ES jest początkiem wydzielania się cementytu wtórnego , podczas chłodzenia austenitu zawierającego0,80%C W miarę wzrostu wydzielania się bogatego w węgiel cemen-tytu do prostej PSK . Wzdłuż prostej PSK przebiega we wszystkich stopach przeniana perlityczna z austenitu wyłania się perlit . Krzywa PQ odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w ferrycie , w miarę spadku temp. Maleje do 0,080%C przy 20^oC . Wzdłuż PQ wydziela się trzeciorzędowy cenentyt . Wewnątrz OGPQ struktura stopów składa się wyłącznie z ferrytu .W obszar AHN stop ma stukturę ferrytu α(δ). AB - likwidus , początek wydzielania się fazy α(δ) BC- likwidus , początek wydzielania się fazy γ CD. -likwidus początek wydzielania się cementytu pierwotnego AH solidus koniec krzepnięcia fazy α(δ) HJB- linia przemiany peryktycznej ciecz + roztwórα(δ)=roztór γ JE solidus , koniec krzepnięcia roztworu γ DF-solidus , wydzielanie się cementytu pierwotnego ECF- linia przemiany eutektycznej ciecz = roztwór γ + cementyt HN- początek przemiany alotropowej α(δ) w γ JN- koniec przemiany alotropowej α(δ) w γ ES- początek przemiany cementytu wtórnego GOS- początek przemiany alotropowej γ w α GMP- koniec przemiany alotropowej γ w α PSK-linia przemiany eutektoidalnej roztwór γ = roztwór α +cementyt PQ - początek wydzielania się cementytu trzeciorzedowego Pytanie nr 29 Charakterystyka :ferrytu , austenitu , cementytu, perlitu , ledeburytu, i ledeburytu przemienionego. austenit -są to roztwory stałe w żelazie γ, powyżej temp. 910 ;jest to roztwór międzywęzłowy , luki oktendrytyczne maja kształt kulisty , powoduje to większą rozpuszczalność ; nie można go zobaczyć tylko pod mikroskopem ; rm-do 800mpa ;twardość -200hb ; atomy węgla znajdują się narożnikach elementarnego sześcianu i w środku każdej jego ściany . mikrostruktura austenitu składa się z charakterystycznych jednorodnych ziaren , w których występuja tzw. bliźniaki . austenit jest niemagnetyczny , ciągliwy i przy próbie rozciągania wykazuje duże równomierne wydłużenie próbki. ferryt- roztwór stały w żelazie α, międzywęzłowy , atomy węgla umieszczają się w lukach , występuje umocnienie w stosunku do żelaza ; rm-300mpa ; twardość- 80 hb ; ferryt ma sieć przestrzennie centryczną , ma niska granicę sprężystości , niewielką twardość , duże wydłużenie , przewężenie , udarność . w temp. 770 temp. Curie żelazo α staje się ferromagnetyczne perlit - mieszanina euktoidalna , powstaje z austenitu (0,77%c), ma budowę płytkową , cementyt ,ferryt stosunek grubości płytek 7 i 1 ; występuje powyżej temp.723 ; płytki cementytu w perlicie odbija światło w sposób swoisty ; właściwości mechaniczne perlitu zależą od stopnia rozdrobnienia (dyspersji)cząsteczek cementytu. perlit jest składnikiem węglowych stali wyżarzonych , jak również surówek szarych , w których sam lub łącznie z ferrytem stanowi osnowę w której znajduje się grafit . pod małym powiększeniem perlit wygląda jak składnik jednorodny. Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierająca 4,3%c trwała w temp. od 723 do 1135 ; jest bardzo trwały i kruchy , twardość -400 hb , w temp. 723 powstaje ledeburyt przemieniony występuje jako składnik surówek i żeliw białych podeutektycznych , eutektycznych , nadeutektycznych oraz surówek i żeliw połowiczych . ledeburyt przemieniony -mieszanina perlitu i austenitu , utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytem w perlit , powyżej temp.723 cementyt- węglik żelaza fe3c , o zawartości węgla 6,67%, może występować w trzech odmianach pierwotny (powstaje z cieczy , jeśli jest w niej więcej niż 4,3%c), drugorzędowy (powstaje podczas chłodzenia austenitu),trzeciorzędowy (powstaje z ferrytu wydzielający się wzdłuż lini pq , twardość -750hb, 65hrc , wyróżnia się kruchością jest odporny na trawienie , ma wygląd błyszczący . w normalnej temp. jest on ferromagnetyczny i dopiero po nagrzaniu do temp. 210 staje się paramagnetyczny i takim zostaje już do temp. topnienia . Pytanie nr :33 Podział i charakterystyka staliw węglowych . Staliwa - są to odlewy części maszyn i urządzeń , podlegające dużym obciążeniom i pracujące w środowiskach nieagresywnych w temp. do 600. Klasyfikacja staliwa jest identyczna jak stali ; staliwa maja duży skurcz odlewniczy 1,6-2,1% i wymagają odlewania tylko do formy w temp. 1600-1700 C ; wytrzymałość i plastyczność jest nieco mniejsza od stali ; własności mechaniczne staliwa poprawia obróbka cieplna , poddaje się ujednorodnieniu w temp. 1050-1150 C , dla zmniejszenia segregacji dendrytycznej , ale zabieg poprawia wzrost ziarna austenitu . Podział staliw : zwykłej jakości - odbierane na podstawie właściwości mechanicznych staliwa niskowęglowe -0,1-0,25%C używa się na silnie obciążone odlewy i koła elektrowozów , wagonów , koła jezdne skrzynie rozrządu , korpusy pras , młotów staliwa wyższej jakości -odbierane na podstawie właściwości mechanicznych i składu chemicznego ; gatunki;200-400w 230-450w, 270-480w , 340-550 w. Staliwa wysokowęglowe - 0,4-0,6%C używa się na odlewy bardzo silnie obciążone i narażone na ścieranie : koła zębate napędów . staliwa średniowęglowe -0,2-0,4%C używa się na odlewy przenoszące niewielkie albo udarowe obciążenia i korpusy silników elektrycznych , ty lnice kadłubów statków , stery , kotwice . Budowa staliw : globalna (ziarnista ) ; Widmanstanhena -iglasty ferryt na tle perlitu . Pytanie nr :35 Modyfikacja żeliwa Modyfikacją - nazywamy proces oddziaływania na proces grafityzacji Pytanie nr : 36 Żeliwo sferoidalne - oznaczenie , właściwości , zastosowanie Żeliwo sferoidalne - polega na dodaniu do kąpieli magnezu lub cezu w celu wymuszenia wydzielania grafitu w postaci sferoidalnej ( kulistej) W zależności od osnowy rozróżnia się żeliwo sferoidalne ferrytyczne , perlityczne Właściwości : własności zbliżone do staliwa własności plastyczne najmniejsze gdy ma strukturę ferrytyczno-perlityczna tłumi drgania dobre właściwości plastyczne wytrzymałościowe Przez odpowiednią obróbkę cieplna można podnieść , lecz kosztem własności wytrzymałościowych własności plastyczne Żeliwo o osnowie perlitycznej ma wytrzymałość na rozciąganie i twardość największą ; o osnowie ferrytycznej najlepsze właściwości plastyczne Zastosowanie : części maszyn części konstrukcji samochodowych i traktorowych ; wały korbowe ; wały rozrządcze ; pierścienie ; pierścienie tłoczkowe ; w budowie obrabiarek : na koła zębate ; cylindry wrzeciona , korpusy można stosować jako odkuwki stalowe części konstrukcyjnych . Gatunki : 350-22 ; 400-18 ; 400-15 ; 450-10 ; 500-7 ; 550-3 ; 600-2 ; 700- 2 ; 800- 2 ; 900-2 . Pytanie nr 37 Żeliwo ciągliwe -oznaczenie , właściwości , zastosowanie . Podział żeliwa ciągliwego : białe ; szare ; perlityczne Żeliwo ciągliwe-odlewa się jako żeliwo białe , które wyżarza się w celu rozłożenia cementytu na grafit i żeliwo , czemu może towarzyszyć częściowe odwęglenie żeliwa . W wyniku wyżarzania powstaje plastyczne i dobrze obrabialne żeliwo ciągliwe . Zastosowanie:Walce ; w budowie samochodów ; wagonów ; maszyn rolniczych ;do produkcji armatury Właściwości : dobra ciągliwość , skrawalnośc udarnośc , podczas odlewania wykazuje duży skurcz , Metody otrzymywania żeliwa ciągliwego : amerykańska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej , następnie zmiqna postaci występowania węgla bez zmiany jego ilości ; otrzymujemy żeliwo ciągliwe szare ( ciemny przełom) Fe^3C=2Fe+ C europejska - polega na wyżażaniu odlewów z żeliwa bisłego w atmosferze dzięjki czemu następuje rozkład cementytu i modyfikowanie jego częsci do atmosfery ; otrzymuje się żeliwo białe (jasny przełom) Zeliwo ciągliwe perlitycznie - otrzymuje się w wyniku wyżarzania z żeliwa białego w atmosferze obojętnej i w temp. 900-1050oC w czasie 15h i chłodzeniu w powietrzu . Przykład oznaczenia : CŻ-37-12( ferrytyczne ); CŻ30-3(perlityczne) Pytanie nr :38 Definicja i cel stosowania wyżarzania :normalizującego , zupełnego, izotermicznego, ujędrniającego . Głównym celem wyżarzania jest polepszenie skrawalności tłoczności stali. Usunięcie wad wewnętrznych i nadanie im drobnoziarnistości oraz polepszenie ich własności plastycznych. Wyżarzanie zupełne -polega na nagrzaniu próbki do temp. 30-50 C powyżej prostej GSK z wygrzewaniem e tej temp. i na powolnym chłodzeniu wraz z piecem . Do wyżarzania zupełnego stosuje się piece z wysuwanym trzonem . Przez ten rodzaj otrzymujemy strukturę e drobnoziarnista , uwolniona od naprężeń wewnętrznych , stal staje się miękka i ciągliwa , zmniejsza się twardośc . Prze wyżarzanie przedmioty układa się w skrzyniach , które wypełnia się piaskiem . Najlepsze wyniki uzyskuje się stosując atmosferą ochronną . Wyżarzanie ujędrniające - Takiemu wyżarzaniu poddaje się wlewki lub odlewy ze stali chromowo-niklowych , manganowych . celem jest ujędrnienie składu chemicznego , obniżenie zawartości gazów , zwiększenie jednorodności struktury . Polega na nagrzaniu bliskiej temp. solidus 1000-1200 , długotrwałym wygrzewaniu , aż do zajścia dyfuzji w celu wyrównania składu chemicznego i chłodzenie w powietrzu . Wyżarzanie normalizujące - polega na nagrzaniu próbki stali podeuktoidalnej lub staliwa do temp.50 powyżej A3 , a stali nadeuktoidalnej powyżej Acm , wygrzaniu w tej temp. w czasie potrzebnym do osiągnięcia roztworu stałego węgla w żelazie γ(austenitu) i następnym chłodzeniu w spokojnym powietrzu . cel: otrzymanie równomiernej i rozdrobnionej struktury . Polepsza własności mechaniczne w pewnych przypadkach poprawia podatność ich do obróbki mechanicznej przez skrawanie . Wyżarzanie izotermiczne - polega na nagrzaniu stali do stanu austenitycznego , przyśpieszonym chłodzeniu do temp. leżącej w zakresie przemiany perlitycznej i wytrzymaniu w tej temp. wystarczająco długo dla całkowitego zakończenia przemiany , a następnie chłodzeniu w powietrzu . Ten rodzaj pozwala na skrócenie czasu wyżarzania stali stopowych z 15h do 4h oraz na osiągnięcie znaczne lepszej skrawalności za pomocą prostych i szybkich zabiegów . cel :zmniejszenie twardości stali . Pytanie nr: 41 Charakterystyka przemiany martenzytycznej. Przemiana ta inaczej- przemiana bez dyfuzyjna Przemiana zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp. Ms (niższa niż 200) , przy chłodzeniu z prędkością większa od krytycznej. Warunkiem zajścia przemiany jest ciągłe obniżanie temp W zakresie Ms - .Mf , gdzie s- start , F finisz . Rys Prędkość krytyczna - Vk - najmniejsza prędkość chłodzenia przy której następuje ta przemiana . Zarodkami w przemianie martenzytycznej mogą być : Źródła Franka -Read'a ; pętle dyslokacji ;dyslokacje śrubowe ułożone równolegle . Podczas przemiany następuje skoordynowanie przemieszczenie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedziczonych z austenitem . Wszystkie atomy ulęgają ( o ułamek odległości międzywęzłowej ) przemieszczeniu względem atomów sąsiednich . Granice ziarn martenzytu położone są wzdłuż nieodkszkałconej i nie ulegającej powrotowi płaszczyzny zwanej płaszczyzną Habitus ( niezmienną ). Rys . Morfologia martenzytu: martenzyt listowny - występujący w większości stopów Fe-C . Cechuje się duża gęstością dyslokacji -wewnątrz listwy. Grubość listew wynosi 0,1-3μm . Pomiędzy listwami występuja granice wąskoskośne lub bliźniacze . Listwy tworzą pakiety oddzielone od siebie granicami szerokokątnymi. Rys. Martenzyt płytkowy- powstaje w nielicznych stopach Fe-C . Płytki maja kształt zbliżony do soczewek . Austenit szczątkowy- objętość właściwa martenzytu jest 0 5% większa od objętości austenitu ; podczas przemiany martenzytycznej pozostaje pewna ilość austenitu , w którym występują naprężenia ściskające , hamujące lub uniemożliwiające jego przemianę . rys Pytanie nr: 42 Charakterystyka przemiany bainitycznej . Jest to przemiana mieszana ( pośrednia ) - dyfuzyjna i bez dyfuzyjna . Zachodzi w zakresie temp. 500-200 . Zarodkowanie bainitu rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczenie węgla w austenicie do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami są miejsca ubogie w węgiel w pobliżu granic dyslokacji . W obszarach przechłodzonego austenitu o małym stężeniu węgla i wysokiej temp. Ms zachodzi bez dyfuzyjna przemiana martenzytyczna . W obszarach o dużym stężeniu węgla zachodzi dyfuzyjny proces wydzielania się bardzo drobnych węglików , w wyniku tego tworzą się nowe obszary niskowęglowego austenitu ulegające dyfuzyjnej przemianie martenzytycznej . Z martenzytu podczas dalszego chłodzenia następuje wydzielenie cementytu i węglika *, a osnowa staje się ferrytem przesyconym węglem . Rozrost bainitu kontrolowany jest szybkością dyfuzji węgla w austenicie , a nie szybkością przemiany martenzytycznej . Morfologia bainitu . Bainit górny - (pierzasty) powstaje w zakresie temp. 550-400 . Skład się z ziarn ferrytu przesyconego węglem i drobnodysporcyjnych węglików oraz austenitu szczątkowego. Rys. Bainit dolny - (iglasty) powstaje a zakresie temp.400-200 . Składa się z ferrytu w postaci listwowej przesyconego węgla , płytkowych węglików w równoległych rzędach ściśle zorientowanych względem listew ferrytu oraz austenitu szczątkowego Rys. Twardość bainitu ok. 400HB Pytanie nr : 43 Rodzaje i cel stosowania odpuszczania . Odpuszczaniem. - nazywa się zabiegi polegające na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temp. punktu przełomowego Ac1 723oC , wygrzaniu w tej temp. , a następnie powolnym lub szybkim chłodzeniu . Odpuszczanie w niskiej temp. - przeprowadź się przy temp. 300 C .Głównym celem jest usunięcie naprężeń wewnętrznych przy jednoczesnym zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie . W odpuszczaniu nie ma wyraźnego przejścia od jednej do drugiej struktury ; jest szereg przemian przejściowych . Odpuszczanie w średnich temp - od 250-500 C , ma na celu uzyskanie wysokiej sprężystości przy dostatecznej ciągliwości utrzymanie wysokiej wytrzymałości . Odpuszczanie w wysokich temp. -w zakresie temp. 500-Ac1. ma na celu uzyskanie bardzo wysokiej udarności przy możliwie jeszcze dobrej wytrzymałości Odpuszczaniu towarzyszy złożony prosec subtelnuch zmian strukturalnych . W celu odpuszczania piece wyposaża się w specjalne wentylatory w celu wytworzenia specjalnej atmosfery podczas odpuszczania , korzysta się z kąpieli solnych , olejowych lub piaskowych . Odpuszczanie wysokie w temp.- 500-650 C ; udarność Pytanie nr 45 Zjawisko kruchości odpuszczania Kruchość odpuszczania -zjawisko przejawiające się zmniejszeniem udarności w stalach nisko i średnio stopowych odpuszczonych w zakresie 400-600 temp. w szczególności 500-525temp. Stale zahartowane i odpuszczone w identyczny sposób po odpuszczeniu chłodzone w oleju i wodzie uzyskują znacznie większą udarność niż stale chłodzone po odpuszczaniu w powietrzu . Zjawisko to dotyczy stali: mangamowych , chromowych, chromowo-niklowych. Sądzi się że zjawisko kruchość odpuszczania spowodowane jest segregacją manganu , chromu , niklu na granicach ziaren austenitu i ferytu .Kruchość odpuszczania zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń , dodatki molibdenu wolframu szybkie studzenie . Nieodwracalna kruchość odpuszczania - występuje przy odpuszczaniu w zakresie 200-300 C i zwana jest kruchością 300 związana jest z rozpuszczaniem się węglika *w osnowie martenzytu odpuszczonego co powoduje wzrost węgla i wzrost naprężeń sieciowych oraz zarodkowanie cementytu na dyslokacjach i segregacja fosforu , cyny . Zapobiega się przez ograniczenie ilości zanieczyszczeń oraz odpuszczanie e temp. niższych od 200 wyższych od 400 . Pytanie nr 46 Nawęglanie stali sposób i cel . Nawęglanie- proces nasycania warstwy powierzchniowe stali węglem . Polega ono na nagrzaniu stali w odpowiednim ośrodku do temp. powyżej Ac3 i wygrzaniu w tej temp. przez pewien czas wystarczający , aby zaszła dyfuzja węgla w stal aż do żądanej grubości warstwy i następnie na powolnym chłodzeniu . Proces nawęglania wiąże się z rozpuszczalności węgla w żelazie . Na skutek nawęglania wytwarza się w warstwie powierzchniowej struktura nadeuktoidalna lub euktoidalna . Celem procesu jest otrzymanie warstwy odpornej na zużycie i naciski powierzchniowe . Proces ten może być realizowany w ośrodkach ;gazowych ;cieczowych . wady nawęglania : występowanie warstwy siatka cementytu drugorzędowego , gwałtowne przejście struktury nawęglonej do rdzenia , pojawienie się miękkich plam . Do nawęglania stosuje się stale niskostopowe wyższej jakości (10,15,20), oraz stale konstrukcyjne do nawęglania 15H,20H ,18H . Zaletą nawęglania w ośrodku cieczowym jest możliwość bezpośredniego hartowania oraz znacznie krótszy czas procesu . Nawęglanie w gazach - atmosferę gazowa stanowią CO H2 oraz N2 H2O CH4. Odpowiednie właściwości przedmiotu nawęglonego uzyskuje się w wyniku hartowania i niskiego odpuszczania .Twardość warstwy nawęglonej i obrobionej cieplnie wynosi ponad 60HRC. Pytanie nr 47 Sposób i cel azotowania stali . Azotowanie - polega na wprowadzeniu do warstwy powierzchniowej przedmiotu stalowego zazwyczaj ulepszonego cieplnie ,, azotu „” podczas ogrzewania jej w strumieniu amoniaku ,który tworząc odpowiednie związki przyczynia się do uzyskania bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej i to już bez dodatkowych zabiegów cieplnych . Jest to obróbka cieplno-chemiczna Istota procesu azotowania polega na dysocjacji amoniaku na azot i wodór , którego aktywne atomy przenikają w głąb stali . Azotowanie przeprowadza się w strumieniu amoniaku podgrzanego do temp. ok.400 C który najpierw dysocjuje według równania 2NH3= 2N + 3N2. Celem azotowania jest otrzymanie dobrej odporności na działanie zmiennych naprężeń mająca dużą wytrzymałość na zmęczenie . Zwiększa odporność stali na działanie korozji atmosferycznej , wody zwykłej i słonej . Daje większa odporność na ścieranie i twardość niz. nawęglanie ; poprawia własności mechaniczne rdzenia ; niższa temp. zabiegu ; Normalnie do azotowania używa się stali stopowych o takich składnikach , które wykazują duża skłonność do tworzenia twardych azotków jak ;glin, tytan; wanad. Fosforowanie powierzchni przyśpiesza proces azotowania . Zalety ; niska temp. 480-650 C ; otrzymujemy twardą warstwę bez potrzeby hartowania co pozwala uniknąć wad . Pytanie nr : 48 Konstrukcja wykresów CTPi i CTPc C - czas ;T - temp.; p-przemiana; i- izotermiczna ; c - chłodzenie ciągłe Wykresy te umożliwiają określenie mikrostruktury stali po hartowaniu z różnymi szybkościami chłodzenia . Konstrukcja wykresu CTpi 1. austenizujemy próbkę 2 . zanurzamy próbkę w kąpieli chłodzącej o temp. niższej od Ac1 w wodzie 3 Hartujemy w wodzie 4. kolejne próbki wytrzymuje się w kąpieli chłodzącej przez różne okresy czasu , a ponieważ po hartowaniu powstaje martenzyt , więc po wytrawieniu zgładu można odróżnić ciemny perlit od jasnego martenzytu i ustalić jaki % próbki uległ przemianie . rys Pytanie nr: 49 Oznaczenie , charaktreystyka , i zastosowanie stali stopowej konstrukcyjnej : niskostopowej o podwyższonej wytrzymałości , od ulepszania cieplnego, do nawęglania , sprężynowej , łożyskowej . Znak stali: a b c d e f ; e f- ilość dodatków stopowych w % ; c d- liczba określająca rodzaj pierwiastka stopowego ; a b -liczba określająca zawartość węgla w % ; dodatki stopowe: H- chrom , G- mangan, N -nikiel, W -wolfram, F-wanad, J-aluminium,M.-molibden,S-krzem, T-ytan Przykład stali: Stal niskostopowa o podwyższonej wytrzymałości -0,1-0,2%C i około 2%manganu , podstawowy gatunek18G2. Stale te nie podlegają hartowaniu i odpuszczaniu , wykonuje się tylko wyżarzanie odprężające po spawaniu , przed spawaniem trzeba podgrzać . Zastosowanie : budowy silników , budownictwo, Stale do ulepszania cieplnego- skład chemiczny : 0,3-0,5%C ,najczęściej ok.3% dodatków stopowych. Obróbka cieplna: hartowanie po którym następuje wysokie odpuszczanie , hartowanie temp. 820-860 w wodzie lub w oleju . odpuszczanie temp.500-550 , Zastosowanie : sworznie budowa maszyn , koła zębate . Poprzez zastosowanie obróbki cieplnej następuje polepszenie właściwości mechanicznych , wytrzymałościowych , plastycznych . Wpływ dodatków stopowych: chrom-podwyższa hartowność , opóźnia procesy odpuszczania , krzem-podwyższa granicę sprężystości , nikiel-podwyższa hartowność , ciągliwość , obniż temp Przejścia w stan kruchy, molibden-zwiększa hartowność , zapobiega kruchości odpuszczania , wolfram i wanad- zwiększ a hartowność , opóźnia procesy odpuszczania . Gatunki: 30G2, 35SG ,30H ,37HS , 20HGS , 38HM , 40H2MF ,45HN . Stal do nawęglania -zaw. Węgla0,25%, Stale te cechuja się dobrą skrawalnością , odpornością na przegrzania , duża ciągliwością i mała skłonnością do odkształceń plastycznych podczas obróbki cieplnej , głównym dodatkiem stopowym jest chrom , nikiel , mangan , molibden , wolfram wanad .Obróbka cieplna : hartowanie bezpośrednio po nawęglaniu , niskie odpuszczania Gatunki: 15HGN ,17HNM ,15HN ,15HGN ,16HG ,15H . Stale sprężynowe- zawartość 0,4-0,9%C ,gł ówne dodatki stopowe;, mangan, krzem silnie umacniają ferryt , podnoszą granicę sprężystości chrom, wanad, Zastosowanie: sprężyny , resory, Odznaczają się duża wytrzymałością na zmęczenie , wysoka wytrzymałością statyczną dobrymi właściwościami plastycznymi . Gatunki: 45S , 65G ,60SG , 50HF ,50HS ,50HG ,60SGH. Po obróbce cieplnej stale można poddawać piaskowaniu , szlifowaniu , niedopuszalne są na powierzchni jakiekolwiek rysy i pęknięcia . Stal łożyskowe- oznaczenie : L , H- zawartość chromu ; .....ilość chromu w 1/10%. Skład chemiczny: 0,01%C ,1,5%Cr dodatki krzemu, manganu, . Zastosowanie : do produkcji łożysk tocznych . Gatunki:ŁH15 , ŁH15SG . Od tych stali wymaga się dużych twardości jednorodności wysokiej czystości i wysokiej hartowności (austenit szczątkowy jest nieporządny) . Obróbka cieplna ; hartowanie polega na nagrzaniu do temp. ok.,850 , austenizoawnie od 25 do 60 min. , oziębianie w oleju o temp.30-60 oziębianie w temp. ok. 10 . oraz niekiedy wymrażanie (aby usunąć austenit szczątkowy). ; odpuszczanie w temp. ok.180 w czasie ok.2h ; normalizowanie w temp. bliskiej Acm w czasie 30-60min. Stale do azotowania -skład:0,25-0,4%C ,dodatki chrom, molibden, aluminium. Azotowanie stali wykonuje się zawsze po ulepszaniu cieplnym Gatunki;38HMJ ,25H3m. ,33H3MF. Pytanie nr 50 Oznaczenie , charakterystyka i zastosowanie stali stopowej narzędziowej : do pracy na zimno , gorąco , szybkotnącej Stal narzędziowa do pracy na zimno - służą do wykorzystania na narzędzia , które nie powinny się nagrzewać . W czasie pracy w stalach tych w porównaniu z węglowymi , obserwuje się wzrost wytrzymałości na zginanie , skręcanie , wzrost hartowności oraz ciągliwości . Stale te produkuje się jako wysokowęglowe (od 0,75-2,1%C) które zawierają około12%Cr , 10%W, 2,1%V oraz średniowęglowe (0,4-0,6%C) zawierające 0,4-1,5%Cr , 0,4-2,0%W, 0,1-0,6%V . Stale wysokowęglowe służą na narzędzia gdzie jest potrzebna duża odporność na ścieranie i twardość . Dodatki stopowe nadają stali dużą hartowność i obrabialność , odporność na ścieranie dzięki tworzeniu się węglików o dużej twardości Stale średniowęglowe są stosowane do narzędzi o zwiększonej ciągliwości , odporności na obciążenia dynamiczne . Stale do pracy na zimno są dostarczane w stanie zmiękczonym w postaci odkuwek, prętów kutych i walcowatych. Oznaczenie stali to litera N . Zastosowanie : matryce do wykrojników , narzędzia pomiarowe , sprawdziany. Do tych stali zaliczamy : chromowe , chromowo-wandalowe , wolframowe , chromowo-krzemowe. Stal stopowa narzędziowa do pracy na gorąco -na narzędzia które w czasie pracy nie ulegną zmianom kształtu i pęknięciom przy silnych dynamicznych naciskach oraz szybkim chłodzeniu i nagrzewaniu w czasie pracy . Wszelkie wady hartownicze są w nich niedopuszczalne . Stale te odznaczają się wysoka twardością nie obniżającą się nawet w czasie wzrostu temp. Skład chemiczny : (0,25-0,55%C) , 5,5%Cr , 1,1%W , 3%Mb , 2% Ni , 10%V . Służą do wyrobu form do odlewania pod ciśnieniem , kuźniarek . Oznaczenie to litera W. Przykłady : WWN1 , WNW2 , WNL, WWS , WCV . Dobór tej stli jest uwarunkowany za pomocą twardości danego narzędzia , i jego zdolności do odkształceń sprężystych w warunkach pracy . Wszystkie stale do pracy na gorąco hartuje się w oleju . Przeważnie są to stale średniowęglowe . Łatwo ulegają odpuszczaniu . Zastosowanie: sworznie wałki, koła zębate , części maszyn . Stale szybkotnące -stale zastosowane na narzędzia skrawające do obróbki skrawania , gdzie ostrze nagrzewa się do temp. 600 , bez obawy szybkiego stopienia się . Oznaczenie S , litery oznaczają dodatki stopowe, cyfry lub liczby określające ilość dodatków w % . obróbka cieplna : wyżarzanie zmiękczające 880 ; hartowanie temp. 1100-1200; odpuszczanie 530-570 . twardość po hartowaniu 64 HRC . Przykłady : SW14 , sW18 , SK5 . stale te bazują na stli chromowo- wolframowej . Skład chemiczny : 8-24%W , 3,5-5%Cr , 0,6-1,4% C do 5% Wa , do 12% Ko , do 9%Mo. Pytanie nr : 51 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie stali stopowej specjalnej : odpornej na korozję , kwasoodpornej Stale odporne na korozję- stale nie ulegające korozji atmosferycznej , wodnej , ziemnej. Oznaczenie : znak stali składa się z cyfry określającej ilość węgla w 1/10 % ; litery i liczb określających ilość w % oraz rodzaj dodatków stopowych Jeżeli na początku stoi O to oznacza że zawartość węgla nie przekracza 0,07%. Jeżeli OO to zawartość węgla nie przekracza 0,03%Głownwe dodatki stopowe to : chrom w ilości większej od 13%powoduje zmianę potęcjału elektrycznego stali z 0,6 V do 0,V i tym samym zwiększający odporność skokowo na korozję ;Tytan do 0,8%; aluminium do 0,3% ; mangan do 15 nikiel do 2% . Stale te można hartować martenzytycznie . Obróbka cieplna : hartowanie temp. 980-1100 ; chłodzenie w oleju lub powietrzu ; odpuszczanie niskie , średnie lub wysokie . Stale zawierające do ok. 17% chromu i mniej niż 0,05%C maja strukturę ferrytyczną w całym zakresie , aż do temp. topnienia . Stale o zawartości ok. 13% Cr z dodatkami azotu i niklu maja mieć w zakresie 1000-1100 strukturę dwufazową -ferryt + austenit . Wzrost zawartości węgla powoduje rozszerzenie pola austenitu . Zastosowanie : przemysł spożywczy , naftowy , papierniczy , sprężyny , noże , łopatki , turbiny . Stale kwasoodporne - podstawowe dodatki ok. 18%Cr , 8%Ni , pozostałe to Mo, Cu , S . Są to przeważnie stale chromowo niklowe , odporne na działanie kwasów azotowego, , kw. Organicznych , roztworów soli , wody morskiej , są to stale spawane w osłonie gazów szlachetnych . Maja strukturę austeniczna . W stalach tych zachodzi korozja międzykrystaliczna - polega na wydzieleniu się węglików chromu n granicy ziarn austenitu co powoduje zabużenia warstw przy granicach i tym samym spadek odporności na korozję . Metody zapobiegania korozj8i międzykrystalicznej : przesycanie w temp. 1000-1100 ; rozłożenie węgla w austenicie ; niedopuszczenie do nagrzania stali do temp. 500-800 ; wprowadzenie tytanu lub niobu w celu zwiększenia węgla w trwałe węgliki typu MC. Oznaczenie : H - pierwsza litera . Pytanie nr : 52 Oznaczenie , charakterystyka , zastosowanie odlewniczych stopów : a.) AL.-Si b.)AL. -Mg c.)Al.-Cu . Podział stopów aluminium :rys Dzieli się je ze względu przede wszystkim na postać w jakiej znajdują zastosowanie a-do przeróbki plastycznej , a1-stopy do przeróbki plastycznej (umocnienie wydzielinowe wydzielawczo , a2- ..... (nie umacniane wydzielawczo) b- stopy odlewnicze Stop odlewniczy AL.-Si rys Stopy Al. z Si o zawartości bliskiej eutektycznej noszą nazwę siluminów . Modyfikacje siluminów podeutektycznych i eutektycznych polega na dodaniu do ciekłego stopu modyfikatora , którym jest -sód - najczęściej NaCl , NaF , ok. 0,5-0,8%. Sód powoduje rozdrobnienie eutektyki , a tym samym wzrost właściwości mechanicznych Czas działania modyfikatora -do 40 min. Modyfikacja siluminów nadeutektycznych polega na dodaniu do stopu fosforu (PCL5) , który powoduje obniżenie i przesunięcie w prawo punktu eutektycznego , dzięki czemu stopy nadeutektyczne staja się stopami eutektoicznymi w postaci wolnych kryształów . dodatki stopowe do siluminów :magnez , w ilości do 1,5% tworzy z krzemem fazę międzykrystaliczną Mg2Si o zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym uniemożliwiającej umocnienie wydzieliczowe .; miedz- w ilości do 4% podwyższa ona odporność na wysoką temp. i polepsza skrawalnośc , powyżej 4% obniża odporność na korozję . ; mangan - (0,2-0,5%) w celu obniżenia szkodliwego wpływu żelaza tworzącego iglastą i kruchą fazę AL4Si2Fe. Siluminy charakteryzują się :dobrą lejnością , małym skurczem odlewniczym ok.1% , dobrą odpornością na korozję ; nie wykazują skłonności do pęknięcia na gorąco , odlewa się je w temp. 680-750 .Obróbka cieplna : przesycanie z temp. 500w wodzie o temp. 60 , starzenie w temp.180 przez 24 h , wyżarzanie odprężeniowe 230-350 przez 6-12 h w celu usunięcia naprężeń odlewniczych . Zastosowanie : tłoki głowice silników , elementy pomp, armatura . Charakterystyka stopów z siluminów : dobra spawalność, mała skrawalność , wysokie właściwości w temp. podwyższonej , mały wspoł. Rozszerzalności cieplnej, mały współ Tarcia , duża odporność na ścieranie . Wykres równowagi wykazuje że obydwa składniki odznaczają się całkowita wzajemna rozpuszczalnością w stanie ciekłym i że nie wytwarzają związków chemicznych . Eutektyka AL.-Si zawiera 11,6%Si ma temp . topnienia 577 .Rozpuszczalność Si maleje wraz ze wzrostem temp. Oznaczenie : AK -aluminium , krzem AK7 , AK9 , AK52 , AK11 , AK64 , AK12 Stopy AL.- Cu Stopy te zawierają do 5%Cu , oraz dodatki tytanu i magnezu , podczas odlewania maja tendencje do pękania na gorąco , co powoduje ich mniejsze zastosowanie niż siluminów .Stopy te maja budowę roztworu stałego α oraz eutektyki α + Al2Cu . Ze wzrostem zawartości miedzi w stopach Al.-Cu wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności zwiększają się , podczas gdy wydłużenie maleje , zwłaszcza w stopach hartowanych i poddanych starzeniu . Mikrostruktura stopu w stanie lanym zawierającego 3,94%Cu 0,02%Si oraz 0,02%Fe składa się z roztworu stałego i eutektyki . Obróbka cieplna : umocnienie wydzieleniowe . Zastosowanie : przedmioty o niewielkich wymiarach i prostych kształtach silnie obciążone , AM10 i AM75- tłoki , cylindry pomp, sprzęgła . Oznaczenie : AM ; AM4 , AM5 , AM10 , am75 Charakterystyka : dobra lejność, niska wytrzymałość na rozciąganie , powolne stygnięcie , dobra obrabialność cieplna . Stopy AL.-Mg Posiadają najmniejsza gęstość i największa odporność na korozję ze wszystkich odlewniczych stopów Al. zawartość Mg-4 do 11% , dobre własności wytrzymałościowe , plastyczne , dają się odlewać pod ciśnieniem . Oznaczenie : AG ; AG10 , AG51 . Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące , w temp. 450-480, Wyżarzanie odprężeniowe , w temp. 120-150 , umocnienie wydzieleniowe , przesycanie w temp. 435-w wodzie o temp. ok. 80 , starzenie sztuczne w temp 150 przez 24 h , lub naturalne przez 60 dni. Zastosowanie: Wysoko obciążone części maszyn , zastosowanie w przemyśle maszynowym, przemysł okrętowy . Pytanie nr : 53 Oznaczenie, charakterystyka , zastosowanie stopów Al. do przeróbki plastycznej. Strukturę tych stopów tworzyć powinien roztwór stały o osnowie Al. , mający ograniczona i zmienną rozpuszczalność , która umożliwia znacznie zwiększenie ich twardości i wytrzymałości po obróbce cieplnej ( hartowaniu i starzeniu ) . Są to przeważnie stopy dwu-lub wieloskładnikowe , otrzymane przez przetopienie Al. z odpowiednimi dodatkami . są to: Al.-Mn ; Al.-Mg ; Al.-Cu(durale ) ; Al.-Zn-Cu-Mg (durale cynkowe) . Stop Al.-Mn \Mn do 1,6% , mikrostruktura składa się z roztworu stałego α(roztwór stały manganu w aluminium) i wydzielenie pary międzykrystalicznej Al6Mn ; po odlaniu mają budowę gruboziarnistą i skłonność do pękania . Może się e nich tworzyć faza α(Al. Mn, Si , Fe). Obróbka cieplna : Wyżarzanie homogenizujące w temp. 500 ; Wyżarzanie rekrystalizujące w temp. 350-400 ; Są one odporne na korozję oraz spawalne , wykonuje się z nich zbiorniki cieczy i gazów dla przemysłu spożywczego . Stosowane są w stanie obrobionym plastycznie na zimno lub po dodatkowym wyżarzaniu . Oznaczenie : PA ; PA1(Al. Mn1) ;PA5(Al.Mn1Mg1). Stopy Al.-Mg .Odznaczają się dobrą odpornością na korozję i na działanie wody morskiej . zawierają 1-1,5%Mg oraz niewielkie ilości manganu 0,2-1% , chromu 0,15-0,35% ,oraz tytanu 0,02-0,2% rozdrabniającego ziarno i podwyższającego odporność na korozję ; zbudowane z roztworu stałego α oraz wydzieleń fazy β Al3Mg2 , faz bogatych w mangan Al. Mg2Mn , żelazo AlFeSi oraz fazy Mg2Si. Obróbka cieplna : homogenizacja w temp. ok.200 , wyżarzanie rekrystalizujące w temp.ok.300, wyżarzanie odprężające w temp. 100-150 . Właściwości : dobra podatność do przeróbki na zimno i gorąco , spawalność ,,podatność do polerowania anodowego wykonywania powłok tlenkowych (kolorowanie) . Zastosowanie : skomplikowane odkuwki matryce , elementy do przemysłu spożywczego , budowlanego , chemicznego . Dodatek krzemu w ilości do1,5% do tych stopów pozwala umacniać je wydzieleniowo gdyż Al. tworzy z Si układ Al.-Mg2Si o zmiennej malejącej rozpuszczalności Oznaczenie : PA2 -AlMg2 , PA11-AlMg3 , PA38-AlMgSi Stopy Al.-Cu ( durale) Podział : niskostopowe-2,2%Cu ; 0,2-0,5%Mg ;0,3-0,5%Mn średniowęglowe 3,8-4,8%Cu ; 0,4-0,8%Mg ; 0,4-0,8%Mn ;wysokowęglowe 2,6-3,2%Cu ; 2,2,4%Mg ; 0,5-0,7%Mn . Durale mają budowę roztworu stałego z dużą ilością wydzielenia faz międzykrystalicznych . Zastosowanie: blachy , druty , odkuwki kształtowniki stosowane na obniżone elementy konstrukcyjne . Przed starzeniem dural jest ciągliwy . Można go dobrze walcować , kuć i tłoczyć , ale ma małą wytrzymałość na rozciąganie Właściwości mechaniczne duralu wzrastają silnie dopiero w wyniku starzenia , przy czyn największy ich wzrost zachodzi podczas starzenia w ciągu pierwszej doby po hartowaniu . Właściwości zależą od szybkości i temp. przesycania , przekroczenie zalecanej temp. powoduje znaczne obniżenie właściwości plastyczne , natomiast czas pomiędzy wyjęciem wsadu z pieca , a włożeniem go do wody nie powinien przekraczać 30 sek. , podczas starzenia zachodzą w kilku stadiach zmiany właściwości durali . Mechanizm rozpadu przesyconego roztworem stałym jest bardzo złożony i zależy od magnezu . Durale są nie odporne na korozję - platynuje się je czystym aluminium . Stopy Al.-Zn- Cu-Mg skład chemiczny : 5-8%Zn ; 0,8-2,8%Cu ; ok.3%Mg ; 0,2-0,6%Mn, 0,1-0,25% Cr, do0,08% Ty . Posiadają stuk rurę roztworu stałego α + duża ilość faz międzykrystalicznych . Obróbka cieplna : Wyżarzanie rekrystlizujce w temp. 400 , Umocnienie wydzielinowe ; przesycanie w temp. 510 wodzie prze około 15 h . Stopy te mają najwyższe właściwości mechaniczne z wszystkich stopów do przeróbki plastycznej. Wytrzymałość na rozciąganie 500-600 Mpa . Pytanie nr : 55 Rodzaje oznaczenie , zastosowanie mosiądzów do przeróbki plastycznej. Mosiądzami - nazywamy stopy miedzi z cynkiem . Wśród mosiądzów do przeróbki plastycznej -wiele z nich jest mosiądzami dwuskładnikowymi , mianowicie mosiądze o zawartości 60-96% Cu , reszta cynk. Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , lotniczy , samochodowy, . Właściwości : podatność do przeróbki plastycznej przeważnie na zimno, odporne na korozje , korozje wody morskiej , dobrze skrawalne , szczególnie o pewnej zawartości ołowiu. . Podział dwuskładnikowe , wieloskładnikowe.(specjalne),,zawierają oprócz miedzi i Zn inne dodatki ok.3%ołowiu, do2% Mn , 1,5%Fe , do2,5%Al. do 4%Si , do6,5%Ni , do 0,06% P. Są one stosowane zazwyczaj w postaci odkuwek, prętów , kształtowników , drutów rur, itp. Oznaczenie : M.-dwuskładnikowy , ..... liczba oznacza ilość miedzi w % M. (95,90, 68,52,) MM-wieloskładnikowy MA58, MO58, MA77,MC62, MK80, MM59 .Mosiądze obrobione plastycznie stosuje się w różnym stanie umocnienia , który nie jest jednak określony wielkością zgniotu . Pytanie nr:56 Rodzaje , oznaczenie , zastosowanie , mosiądzów odlewniczych. Wszystkie mosiądze odlewnicze są stopami wieloskładnikowymi , przy czym składnikami mosiądzów odlewniczych są : ołów do 4% ,mangan do 4% , al. do 3% , żelazo do 1,5% ,Si do 4,5% . Właściwości : są odporne na ścieranie i korozje , wykonuje się z nich części maszyn i armaturę . Oznaczenie : identyczne jak mosiądzów do przeróbki plastycznej. MM74(CuZN43Mn4Pb3Fe ) MM58, MK80(CuZn16Si4) ,MA67 ,MA58 .w MOSIĄDZACH TYCH OŁÓW I KRZEM POPRAWIAJA ZDECYDOWANIE LEJNOŚC , NATOMIAST Al., mangan i Fe podwyższają własności wytrzymałościowe . Mosiądz krystalizuje w sieci A1 Korozja mosiądzów : odcynkowanie -zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych o zawartości cynku powyżej 20% w roztworach zawarte są jony chloru . Ten rodzaj korozji nie powoduje zmian kształtu przedmiotu lecz obniżenie właściwości plastycznych . ; sezonowe pękanie - zachodzi w mosiądzach jedno i dwufazowych po przeróbce plast. . na zimno , poddanych działaniu środowiska zmieniającego amoniak. Zapobiega się temu rodzajowi korozji przez wyżarzanie w temp.200-300 . Pytanie nr 58 Rodzaje , oznaczenie i zastosowanie brązów do przeróbki plastycznej. Brązami nazywamy stopy miedzi z cyną , Al. , ołowiem , Si Mn , berylem itd. Są to stopy wieloskładnikowe :7%cyny , do 6,5%Ni , do 505%Al. , do3,5%Pb , d05,5%Fe . Właściwości: duża odporność na korozję , wysokie właściwości mechaniczne odporność na działanie wysokich temp. . Zastosowanie: druty, pręty , taśmy , blachy , rury . Brązy aluminiowe do p. .p. Zawartośc od5-11% Al., oraz Fe Mn i Ni Oznaczenie B- dwuskładnikowe , BB - wieloskładnikowe ; BA1032 ,BA1044 , BA 93 BB2 , B10, B101 . Brązy brylowe- zawartość do2%Be , dodatki Ni, Co ,TI ; wykonuje się z nich sprężyny , narzędzia chirurgiczne , narzędzia w wytwórniach prochu . Brązy manganowe -zaw. 5-6% Mn , oraz dodatki Ni, Si , Al. . Brązy krzemowe- do 4,5%Si . Właściwości: duży skurcz odlewniczy dochodzący do 1,6% duża skłonność do absorpcji gazów . Zastosowanie : sprężyny , części maszyn . Pytanie nr :59 Oznaczenie , rodzaje , zastosowanie brązów odlewniczych. Główne składniki cyna do11% , ołów do 33% Al. do 11% , Si do 4,5% Zastosowanie : części maszyn , przemysł okrętowy , papierniczy , lotniczy, górniczy, aparatura chemiczna . W tych brązach ołów polepsz lejność . Właściwości: dobra skrawalność odporne na korozję , ścieranie wysoką temp. Pytanie nr 61 Stopy łożyskowe - rodzaje , oznaczenie , właściwości . Jako stopów łożyskowych używamy brązów stopów o osnowie cyny i ołowiu oraz żeliw łożyskowych . Od stopów tych wymagamy następujących właściwości: dostateczna wytrzymałości na zmęczenie i właściwości mechaniczne przy temp. pracy łożyska . , odpowiednich właściwości przeciwściernych tzn. Małego współcz. tarcia , odporności na ścieranie , do cieralność i pochłaniania obcych (twardych ) cząstek. ,odpornoś na korozje . Rodzaje : ć stopy łożyskowe aluminiowe, brązy cynkowe, brązy ołowiane , łożyska trójwarstwowe, stopy z dodatkiem wapnia , o osowie ołowianej.

---