GRUPA 1:
1. Narysuj wykres wpływu temperatury (lub szybkości wyżarzania) na wielkość ziarna metali po rekrystalizacji. Czemu rozrost ziarn jest niekorzystny?

Rozrost ziarn jest niekorzystny ponieważ im większe ziarno, tym gorsze własności mechaniczne stali (np. granica plastyczności czy udarność)

2. Hartowanie powierzchniowe elementów stalowych. Jakie stale można hartować w ten sposób. Przykłady

Obróbka powierzchniowa stali polega na nagrzaniu powierzchni stali do temp 30-50^oC powyżej temperatury przemiany austenitycznej i następnym szybkim schłodzeniu jej. Stosowane tam, gdzie potrzebne jest utwardzenie tylko fragmentu powierzchni przedmiotu, przy zachowaniu ciągłości rdzenia. Hartowaniu powierzchniowemu poddaje się stale o zawartości 0.35% - 0.7% C z chromem jako dodatkiem stopowym, oraz odlewy żeliwne. Przedmioty: koła zębate, koła, koła pasowe, tuleje. Nagrzewanie i chłodzenie musi być intensywne. Rodzaje hartowania powierzchniowego - płomieniowe, indukcyjne, wiązką laserową i elektronową.

3. Podwyższanie granicy plastyczności mikrostopowych stali konstrukcyjnych

Mikrostpowye stale konstrukcyjne to stale niskowęglowe ferrytyczne oraz ferrytyczno-perlityczne. Charakteryzują się bardzo dobrą odkształcalnością i spawalnością. Ich granicę plastyczności można podwyższać poprzez wprowadzanie do stali mikrododatków (Ti, Nb lub V), w celu rozdrobnienia ziaren ferrytu, wyżarzanie normalizujące lub walcowanie normalizujące oraz walcowanie termomechaniczne.

4. Schemat wyżarzania rekrystalizującego żeliwa białego w celu otrzymania żeliwa ciągłego czarnego o osnowie a) ferrytycznej (1) b) perlitycznej (2)

5. Ulepszanie cieplne. Mikrostruktura po ulepszaniu i własności. Rozszyfrować C45
Jest to połączenie hartowania i wysokiego odpuszczania. W tak obrobionej stali następuje prawie całkowity zanik naprężeń. Po takiej obróbce powstaje stal o optymalnym zestawie właściwości (wysoka wytrzymałość Rm, Re, wysoka plastyczności (A5, U) i wytrzymałość zmęczeniowa) o strukturze sorbitu odpuszczania (martenzytu wysokoodpuszczonego). Odpuszczaniu wysokiemu poddaje się średniowęglowe stale konstrukcyjne o wyższej jakości.

C45 - stal do ulepszania cieplnego (zawartość węgla 0,45%)

GRUPA 2:
1 Narysuj wykres zależności (Re,Rm,A,HB) od temperatury wyżarzania stali po obróbce plastycznej na zimno.

2 Jaki wpływ na właściwości mechaniczne mają pierwiastki Si Mn.

Krzem dodawany do stali, tworzy tlenki i łącząc się z innymi tlenkami daje twarde i kruche krzemiany. Podwyższa w stali wytrzymałość i twardość, zmniejsza znacznie plastyczność podczas obróbki plastycznej na zimno.

Mangan służy do odtleniania i uspokajania stali, jak i do neutralizowania negatywnego wpływu siarki. W większych ilościach powoduje powstanie struktury włóknistej - znaczny spadek pracy uderzenia w próbie udarności.

3 Jaka jest różnica między walcowaniem konwencjonalnym a regulowanym? Jaka jest różnica między stalami po wyżarzaniu normalizującym a walcowaniu termomechanicznym?

Walcowanie konwencjonalne jest rodzajem walcowania na gorąco, głównym celem jest nadanie odpowiedniego kształtu (często konieczna późniejsza obróbka cieplna). Walcowanie regulowane natomiast, służy do przygotowania struktury austenitu tak, aby tworzący się podczas chłodzenia ferryt, miał jak najmniejsze ziarno, aby zapewnić stali odpowiednią udarność, ciągliwość i granicę plastyczności. Walcowanie termomechaniczne to zabieg obróbki cieplnej z mechaniczną - stal ma lepsze właściwości mechaniczne.

4 Co to są żeliwa szare? Jaki jest wpływ zawartości węgla i krzemu oraz szybkości chłodzenia na strukturę ich osnowy? Jaka jest zasad oznaczania żeliw szarych?

EN-GJL-100 = G - materiał odlewniczy, J - żeliwo, L - z grafitem płatkowym, 100 - Rm min

5 Jaki skład chemiczny zapewni stali strukturę ferrytyczną? Dlaczego taka stal jest odporna na korozję? Co oznacza X3CrNi17-1.

Stal ferrytyczna zawieraja od 10,5 do 30% chromu, poniżej 0,1% węgla, czasami nikiel i aluminium, oraz pierwiastki stabilizujące o dużym powinowactwie do węgla - tytan, niob i cyrkon. Stal ta jest odporna na korozję dzięki dużej zawartości chromu, który zapewnia powstanie ochronnej warstwy pasywnej zabezpieczającej przed korozją, oraz przesunięcie potencjału elektrochemicznego na dodatni.

X3CrNi17-1 = 0,05% C, 16-18% Cr, 0,9-1,4 % Ni

GRUPA 3

1.Co to jest zarodek krytyczny? Jak można wpływać na jego rozrost?

Zarodki krytyczne to cząstki fazy stałej o krytycznej wielkości, powstałe w ciekłym metalu podczas zarodkowania. Przy stałym kącie zwilżania kształt podłoża znacząco wpływa na kształt zarodka.

2.Porównaj stal po wyżarzaniu normalizującym i zupełnym (Ra, Rm, A i coś jeszcze)

Wyżarzanie normalizujące ma na celu przekrystalizowanie i uzyskanie drobnoziarnistej struktury, zupełne natomiast przekrystalizowanie i uzyskanie struktury równowagowej. Po wyżarzaniu zupełnym stal ma niską twardość, dobrą ciągliwość i obrabialność, po normalizowaniu podwyższone są właściwości wytrzymałościowe o raz twardosć.

3.Co to jest ulepszanie cieplne? Po co się to robi? Jaka jest mikrostruktura?

Jest to połączenie hartowania i wysokiego odpuszczania. W tak obrobionej stali następuje prawie całkowity zanik naprężeń. Po takiej obróbce powstaje stal o optymalnym zestawie właściwości (wysoka wytrzymałość Rm, Re, wysoka plastyczności i wytrzymałość zmęczeniowa) o strukturze sorbitu odpuszczania (martenzytu wysokoodpuszczonego). Odpuszczaniu wysokiemu poddaje się średniowęglowe stale konstrukcyjne o wyższej jakości.

4.Dlaczego stale odtlenione aluminium nazywamy drobnoziarnistymi i niestarzejącymi się?

Aluminium wiąże znajdujący się w stali azot i razem tworzą azotek aluminium, który jest bardzo twardą fazą zapewniającą twardość i odporność na ścieranie. Dodatkowo ten azotek hamuje rozrost ziaren - stąd nazwa, stale drobnoziarniste. Niestarzenie - niezwiązany azot powoduje powstawanie atmosfer Cottrela, co powoduje płynięcie stali (górna i dolna granica plastyczności).

5.Co zapewnia stali austenitycznej jej strukturę? Dlaczego ona jest odporna na korozję?
Stal austenityczna zawiera od 17 do 25 % chromu, oraz niezbędną do zapewnienia struktury austenitycznej ilość Ni, Mn lub N. Zawartość niklu musi być odpowiednio dobrana do zawartości chromu. Stal ta jest odporna na korozję dzięki dużej zawartości chromu, który zapewnia powstanie ochronnej warstwy pasywnej zabezpieczającej przed korozją, oraz przesunięcie potencjału elektrochemicznego na dodatni.

GRUPA 4
1. Narysuj schemat rozrostu ziaren w stalach grubo i drobno ziarnistych. Wyjaśnij przyczynę odmiennego zachowania się tych rodzajów stali podczas nagrzewania

Zasada Halla-Petcha - im drobniejsze ziarno perlitu, tym drobniejsze ziarno austenitu, czyli wyższa granica plastyczności i udarność po przemianie. R_e = R₀ + kd^-1/2

R0- granica plastyczności, k - stała, d - średnica ziarna

2. Co to są pasma hartowności? i jak się je wyznacza

Hartowność jest to zdolność do hartowania się w głąb na strukturę martenzytyczną, mierzona głębokością tej struktury. Pasma hartowności oznaczają możliwe wahania hartowności stali danego gatunku. Wyznacza się je na podstawie badań różnych części stali i następnie wyniki ograniczając dwoma liniami

3. Co to są stale martenzytyczne? gdzie mają zastosowanie wyjaśnij oznaczenia X39CrNiMo17-1

Stale odporne na korozję, o zawartości węgla <0,1% z dodatkami Ni, Mo, Al, Cu, w których podczas odpuszczania w temp 500-600 ^oC, oprócz węglików wydzielają się fazy międzymetaliczne dające efekt umocnienia wydzieleniowego. Stosuje się je na sprężyny, łopatki turbin, zawory.

4. Co to są żeliwa ciągliwe czarne? jaka jest zasada ich oznaczania?

Jest to żeliwo ciągliwe (z kłaczkowatymi wydzieleniami grafitu), odlewane jako białe, wyżarzane w atmosferze obojętnej, dające przełom czarny (stąd nazwa). Stosuje się je na części maszyn rolniczych, elementy gospodarstwa domowego. EN-GJMB-350-10 = G- materiał odlewniczy, J - żeliwo, M- z grafitem żarzenia, B - czarne, 350 - Rm min, 10 - A min.

5.Co to znaczy że metale( np. blacha aluminiowa) jest w stanie miękkim lub twardym?

GRUPA 5

1.Co to są dendryty. Jaki jest wpływ odległości między wtórnymi ramionami na Rm i A odlewów.

Dendryty to kryształy o rozgałęzionej budowie choinkowej, wykazujące zróżnicowanie składu

chemicznego między ich wnętrzem i powierzchnią.

2.Jaka jest różnica we własnościach mechanicznych (Rm, Re, A, Hb) metali po obróbce plastycznej na zimno i na gorąco?( Podaj różnice posługując się znakami(<,>,>>)

Rm: zimno > gorąco

Re: zimno > gorąco

A: zimno <<gorąco

HB: zimno > gorąco

3. Narysować schematycznie przebieg krzywej wpływu zawartości węgla na Vkryt. Uzasadnij jej przebieg dla zawartości C >0,8%.

W miarę zbliżania się do punktu eutektyki potrzebna prędkość maleje, ponieważ w stopie nie ma ferrytu ani dodatkowego cementytu.

4.Dlaczego stale nadeutektoidalne hartuje się w temperaturze niezupełnej austenityzacji. Jaką mikrostrukture powinny miec te stale przed hartowaniem.

Gdyż zawierają one wtedy cementyt który pozytywnie wpływa na właściwości stali - zwiększa ich odporność na ścieranie. Rozpuszczanie cementytu byłoby bezcelowe gdyż prowadziłoby do wzrostu ilości austenitu szczątkowego oraz utraty umocnienia cząstkami cementytu. Równocześnie nastąpił wzrost wielkości ziarna austenitu. Drobnoziarnista.

5.Scharakteryzuj stale należace do grupy stali narzędziowych i niestopowych.

Stale narzędziowe: szybkotnące (wysoka twardość 65HRC, odporność na ścieranie, b.dobra hartowność, odpornosć na odkształcenia na zimno i gorąco), do pracy na zimno (odporność na odkształcenia plastyczne, odpowiednia ciągliwość i skrawność, stabliność twardości i odporności na ścieranie), do pracy na gorąco (odporność na zmęczenie cieplne i obciążenia dynamiczne, stabilność struktury i właściwości [do 700 C], odporność na korozyjne działanie obrabianego materiału),

GRUPA 6

1. narysować wykres Halla-petcha i coś tam z nim związane.(nie pamietam)

R_e = R₀ + kd^-1/2 R0- granica plastyczności, k - stała materiałowa, d - średnica ziarna

2.co to jest wyżarzanie normalizujące. dla jakich stali się je robi. jaki jest wpływ wielkość ziaren na granice plastyczności.

Wyżarzanie normalizujące, inaczej normalizowanie to zabieg obróbki cieplnej polegający na nagrzaniu metalu do temperatury 30-50 powyżej linii AC3, a następnie chłodzeniu na powietrzu, mający na celu przekrystalizowanie i uzyskanie drobnoziarnistej struktury. Efektem jest podwyższenie właściwości wytrzymałościowych oraz twardości, a także jednolita struktura przed dalszą obróbką cieplną.

3. co to jest stal austeniczna. gdzie się ja stosuje? co oznacza X6CrNI17-13-3

Jest to rodzaj stali odpornej na korozję, zawierająca od 17 do 25 % chromu, oraz niezbędną do zapewnienia struktury austenitycznej ilość Ni, Mn lub N. Zawartość niklu musi być odpowiednio dobrana do zawartości chromu. Skłonność do korozji międzykrystalicznej i naprężeniowej. Znalazła zastosowanie jako materiał na rurociągi, beczki piwne, wieże reakcyjne.

X6CrNi17-13-3 = około 0,06% C, 15-18% Cr, 11-14% Ni i do 3% innych składników

4.jaki jest mikrostruktura żeliwa w zależności od składu chemicznego?

Krzem - od 0,5 do 5%. Działa grafityzująco, w procesie modyfikowania grafitu, wpływa na jego zarodkowanie, dzięki czemu płatki grafitu są drobniejsze i równomiernie rozmieszczone. Siarka - do 0,12%. Zmniejszenie rzadkopłynności i skłonność do tworzenia się pęcherzy gazowych. Mangan - od 0,4 do 1,4%. Zapobiega grafityzacji (zabiela żeliwo), neutralizuje negatywny wpływ siarki. Fosfor - 0,2 do 1,8%. Nie wpływa na grafityzację, tworzy eutektykę fosforową - steadyt, który polepsza lejność i odporność na ścieranie.

5. wykres starzenia durali miedziowych. czemu nazywa się je niestarzejącymi się.

Zjawisko nawrotu?? :O

GRUPA 7

1.Wyjaśnij istotę obliczeniowej metody Grossmanna określania hartowności stali. Która ze stali: 37Cr4 czy 50CrMo4 ma większą hartowność?

Metoda obliczeniowa polega na liczbowym ujęciu (w formie współczynników) wpływu składu

chemicznego stali i wielkości ziarna austenitu na hartowność stali. Większy współczynnik hartowalności ma stal 50CrMo4.

2.Czym różnią się stale odporne na korozję i stale trudno rdzewiejące?

Stale trudnordzewiejące mają potencjał elektrochemiczny na poziomie -0,5V, odporne na korozję - około 0,2V. Trudnordzewiejące to stale konstrukcyjne odporne na korozję atmosferyczną. Po pewnym czasie korozji na powierzchni tworzy się warstwa powstrzymująca dalszą korozję (brązowa patyna). Stale odporne na korozję - większa zawartość % chromu przez co na powierzchni powstaje bardzo szczelna i trwała warstwa pasywna.

3.Jaki jest wpływ szybkości chłodzenia na wielkość i sposób rozmieszczenia grafitu w żeliwach szarych?

Największy wpływ na strukturę żeliwa mają węgiel i krzem - ich zawartość działa grafityzująco oraz ferrytyzująco, płatki grafitu są małe i równomiernie rozmieszczone. Obecność siarki i manganu hamuje proces grafityzacji. Im szybsze chłodzenie, tym większe prędkość przechłodzenia oraz zmniejsza się możliwość powstawania i wzrostu, zarodków grafitu.

4.Jaki pierwiastek i jaka obróbka cieplna zapewnia stalom sprężynowym wysoką granicę sprężystości i plastyczności?

Stale sprężynowe zawierają krzem, mangan, chrom i wanad. Aby uzyskać odpowiednie własności przeprowadza się hartowanie w temperaturze od 800-870^oC, a następnie odpuszczanie średnie(350-450^oC) otrzymując strukturę troostytu odpuszczania.

5.Omów segregację dendrytyczną na podstawie brązów cynowych.

Segregacja dendrytyczna to niejednorodność składu chemicznego na przekroju i długości ramion dendrytów. Cyna źle dyfunduje w miedzi, zakres zmiennej rozpuszczalności poniżej 500 ^oC zanika oraz nie dochodzi do rozpadu eutektoidalnego - stopy techniczne mają budowę niezgodną ze stanem równowagi. Faza α w postaci dendrytów, eutektoid (α+δ) w przestrzeniach międzydendryt.

GRUPA 8

1. Wpływ szybkości chłodzenia stali na ilość dyspersji i twardość perlitu.

Im większe przechłodzenie tym odległość międzypłytkowa s mniejsza. Im mniejsza odległość międzypłytykowa tym większa twardość perlitu (np. 0,6-1,0μm = 180-250HB, a 0,1 - 0,15 = 450-550HB

2. Jaka jest różnica w własnościach stali po normalizowaniu i po walcowaniu regulowanym. Porównaj stale S275N i S355M

Regulowane walcowanie ma na celu przygotowanie struktury aby tworzący się, podczas chłodzenia, perlit miał możliwie najmniejsze ziarno, zapewniające stali optymalną granicę plastyczności, ciągliwość i udarność. Normalizowanie ma na celu przekrystalizowanie oraz uzyskanie drobnoziarnistej struktury, czego skutkiem jest podwyższenie właściwości wytrzymałościowych, twardości oraz zapewnienie jednorodnej struktury. - oznacza to że właściwości stali po obu obróbkach są do siebie bardzo zbliżone.

S275N-stal konstrukcyjna Re =275. normalizowana lub walcowana normalizująco (wieksze A)

S355M-stal konstrukcyjna Re =355. walcowana termomechanicznie (wieksze Re i Rm)

3. W jakim zakresie temperatur zachodzi zdrowienie metali odkształconych na zimno jak w praktyce wykorzystuje się to zjawisko.

Zdrowienie - procesy prowadzące do zmieszania gęstości defektów punktowych. Proces zdrowienia polega na częściowym usunięciu skutków zgniotu, zachodząc podczas wygrzewania zgniecionych materiałów w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji. Zdrowienie poprzedza rekrystalizację

4. Co to są siluminy? Jaka maja mikrostrukturę? Jaki jest cel ich modyfikowania?

Stopy aluminium zawierające od 1,6 do 13,5% krzemu. Są stopami o bardzo dobrych właściwościach odlewniczych, małym skurczu i skłonności do pękania na gorąco, dużej odporności na korozję i dużej żarowytrzymałości. Mają niskie właściwości mechaniczne z powodu występowania w ich strukturze grubopłytkowej eutektyki oraz dużych kryształów fazy β. Modyfikuje się je właśnie w celu rozdrobnienia struktury.

5. Co to jest ulepszanie cieplne? Jakie wymagania muszą spełniać stale do ulepszania cieplnego?

Jest to połączenie hartowania i wysokiego odpuszczania. W tak obrobionej stali następuje prawie całkowity zanik naprężeń. Po takiej obróbce powstaje stal o optymalnym zestawie właściwości (wysoka wytrzymałość Rm, Re, wysoka plastyczności (A5, U) i wytrzymałość zmęczeniowa) o strukturze sorbitu odpuszczania (martenzytu wysokoodpuszczonego). Stale muszą mieć: wysokie Rm, Re oraz ciągliwość, odpowiednią hartowność i skrawalność.

GRUPA 9

1. Dlaczego siarka ma negatywny wpływ na własności stali?

Żelazo praktycznie nie rozpuszcza siarki, dlatego tworzy ona oddzielną fazę - siarczek żelaza, która z żelazem tworzy łatwo topliwą i kruchą eutektykę, rozmieszczoną głównie na granicach ziarn (kruchość na gorąco). Siarka w stali zmniejsza spawalność i pracę uderzenia, powoduje dużą segregację oraz pogorszenie właściwości magnetycznych stali.

2. Co to są brązy cynowe? Co to jest mikrosegregacja dendrytyczna? Jak jej zapobiegać?

Brązy cynowe to stopy miedzi z cyną (co najmniej 2%). Segregacja dendrytyczna to niejednorodność składu chemicznego na przekroju i długości ramion dendrytów - środek dendrytów jest bogaty w pierwiastek o wyższej temperaturze topnienia podczas gdy przestrzenie między dendrytami, które krzepną na końcu, są bogatsze w pierwiastek o niższej temperaturze topnienia. Usuwa się ją poprzez wyżarzanie ujednorodniające w wysokich temperaturach.

3. Cel hartowania stali. Jak się dobiera temperaturę hartowania dla stali pod- i nadeutektoidalnej?

Celem hartowania jest uzyskanie struktury martenzytycznej o dużej twardości, wytrzymałości i odporności na ścieranie. Temperatura hartowania stali podeutektoidalnej ponad linia A3, a nadeutektoidalnej ponad linia A1 wykresu żelazo-cementyt.

4. Jak na podstawie właściwości chemicznych stwierdzić czy stal jest łatwospawalna?
Spawalność jest to zdolność stali do uzyskania założonych właściwości mechanicznych po spawaniu (bez skłonności do kruchego pękania).

5. Wpływ odkształceń na strukturę, właściwości stali polikrystalicznych.

Podstawowym mechanizmem odkształceń jest poślizg. Rozpoczyna się on w ziarnach o najbardziej korzystnej orientacji. Przeszkodami w ruchu poślizgu są granice ziarn, fazowe oraz dyslokacje przemieszczające się w innym poślizgu. Na tych przeszkodach dyslokacje się spiętrzają - wzrasta ich gęstość. Im większe odkształcenie tym większa gęstość dyslokacji w ścianach komórek, tym mniejsze komórki i większe odkształcenia w kierunku płynięcia. Pod wpływem odkształcenia materiał się umacnia, powstają naprężenia własne i maleje wydłużenie względne.

GRUPA 10

1. Dlaczego stale zaeutektyczne hartuje się z temperatury niekompletnego zaustenityzowania. Jaka struktura wyjściowa jest najlepsza do hartowania tych stali.

Ponieważ twardy cementyt zapewnia stali dużą odporność na ścieranie, z tego względu rozpuszczanie cementytu podczas nagrzewania stali w procesie hartowania byłoby bezcelowe ponieważ prowadziłoby do zmniejszenia twardości w skutek wzrostu ilości austenitu szczątkowego oraz utratę umocnienia cząstkami cementytu.

2. Opisz przebieg przemian mikrostruktury i twardości przy odpuszczaniu stali o zaw C 0,77%.
Przemiany odpuszczania: 1.rozkład martenzytu 2.austenityzowanie 3.przemiana austenitu szczątkowego 4.wydzielenie węglika i cementytu w stalach węglowych, oraz innych węglików w stalach stopowych 5.koagulacja węglików wydzielonych we wcześniejszych stadiach odpuszczania.

Po hartowaniu zawsze musi nastąpić odpuszczanie by pozbyć się napięć hartowniczych (wyjątek- hartowanie z przemiana izotermiczną)

3. Metoda zwiększania granicy plastyczności stali niskostopowych o podwyższonej wytrzymałości + wyjaśnić oznaczenie stali.

Granicę plastyczności oraz wytrzymałość na rozciąganie zwiększa się poprzez: rozdrobnienie struktury (mikrododatki do stali, normalizowanie, regulowane walcowanie), umocnienie roztworowe ferrytu (stale ferrytyczno-perlityczne), polepszanie hartowności.

S260NC = S-konstrukcyjne, 260-Re min, N-normalizowana, C-do odkształcania na zimno

4. Czym różni się wyżarzanie odprężające od wyżarzania rekrystalizującego (parametry, mikrostruktura ,środowisko) w stalach giętych na zimno.

Wyżarzanie rekrystalizujące: temperatura około 600-700 C, drobnoziarnista mikrostruktura, celem jest usunięcie skutków odkształcenia plastycznego na zimno, przywrócenie pierwotnej plastyczności, obniżenie właściwości wytrzymałościowych.

Wyżarzanie odprężające: temperatura około 450-650 C, mikrostruktura zależna od wcześniejszej obróbki, celem jest zmniejszenie naprężeń własnych wyrobu bez wyraźnych zmian właściwości.

5. Narysuj typowy przebieg krzywej starzenia (twardość od czasu starzenia) dla temperatur T1 i T2 gdzie T1<T2. Zinterpretuj podane krzywe.

GRUPA 11

1 umacnianie odkształceniowe - co to, jak się to wykonuje w praktyce, co jest miarą umocnienia odkształceniowego

Umocnienie odkształceniowe jest to umocnienie poprzez poślizg dyslokacji - te spiętrzają się na granicach ziarn (lub fazowych) umacniając materiał, obniżając jednak jego wydłużenie względne. Wykonuje się je poprzez walcowanie.

2 co to są dendryty, jak zmienia się Rm i A w zależności od odległości między wtórnymi ramionami dendrytów

Dendryty to kryształy o rozgałęzionej budowie choinkowej, wykazujące zróżnicowanie składu

chemicznego między ich wnętrzem i powierzchnią.
3 jak dodatki stopowe wpływają na hartowność, narysuj wykres dla stali o dużej hartowności i małej

Węgiel i składniki stopowe poza kobaltem zwiększają hartowność poprzez zmniejszenie krytycznej szybkości chłodzenia.

4 tu coś ze stalami sprężynującymi czy cos takiego nie robiłem tego zadania więc nie pamiętam treści na pewno jakiś symbol tez był do wyjaśnienia oprócz pytania

5 jakie cechy mikrostruktury wpływają na wykorzystywanie brązów cynowych na panewki łożysk ślizgowych
Jest to niejednorodność struktury - zjawisko segregacji dendrytycznej - miękka osnowa to roztwór stały cyny w miedzi, w którym są równomiernie rozmieszczone wydzielenia twardego eutektoidu, będącego szkieletem nośnym stopu i elementem przenoszącym naciski.

GRUPA 12

1.Po co się modyfikuje odlewy? Jak w rzeczywistości się przeprowadza modyfikacje?

Odlewy modyfikuje się w celu polepszenia ich właściwości mechanicznych. Można je modyfikować strontem lub antymonem, co zwiększa ich wydłużenie względne oraz wytrzymałość na rozciąganie.

2.Dlaczego po zakończeniu przemiany perlit®austenit ziarna austenitu są mniejsze od ziaren pierwotnych (tj. ziaren austenitu z których ten perlit powstał)?

Przemiana perlit > austenit jest dyfuzyjna i na granicach ziarn perlitu wyrastają nowe ziarna austenitu - jest ich więcej, dlatego też są drobniejsze.

3.Jaką rolę odgrywają takie pierwiastki jak: Cr, Mo, Ni w stalach stopowych do ulepszania cieplnego? Jaką zawartość węgla mają tej grupy stale? Jakie informacje zawiera znak stali:

34CrMo4?

Pierwiastki te wprowadzone do stali polepszają jej hartowność, dodatkowo molibden zapobiega kruchości odpuszczania 2 rodzaju, a chrom + molibden + inne pierwiastki opóźniają procesy odpuszczania. Zawartość węgla w tych stalach waha się od 0,25 do 0,5 %

4. Jaki jest wpływ pierwiastków stopowych na hartowność stali? Na czym polega i jaki jest zakres stosowania obliczeniowej metody Grossmana określania hartowności stali?

Rozpuszczone w austenicie pierwiastki stopowe powodują zmniejsze szybkości chłodzenia niezbędnej do wytworzenia martenzytu podczas hartowania - na wykresie CTP następuje przesunięcie krzywych w kierunku dłuższych czasów. Metoda obliczeniowa polega na liczbowym ujęciu (w formie współczynników) wpływu składu chemicznego stali i wielkości ziarna austenitu na hartowność stali.

5.Wyjaśnij mechanizm utwardzania wydzieleniowego w stopach Al-Cu.

Umacnianie wydzieleniowe, to inaczej umacnianie poprzez starzenie - na granicach ziarn, z czasem, powstają wydzielenia twardej fazy umacniającej dural. Trwa to jednak bardzo długo ze względu na bardzo małą ruchliwość atomów miedzi.

GRUPA 13

1. zmiany podczas rekrystalizacji pierwotnej

Rekrystalizacja pierwotna jest to przebudowa odkształconej struktury i powstanie nowych ziaren (tzw. normalny wzrost ziaren i jego siłą napędową jest energia zgromadzona). Gęstość dyslokacji zostaje zredukowana o cztery do sześciu rzędów wielkości i w konsekwencji wiele własności fizycznych materiału zostaje poważnie zmodyfikowanych (twardość, ciągliwość, opór elektryczny, struktura domen magnetycznych i inne).

2. przebieg przemiany perlit-> austenit, jaki ma wpływ szybkość nagrzewania na prędkość zachodzenia przemiany i jej początek oraz koniec

Szybkość przemiany zależy od szybkości nagrzewania - w miarę wzrostu szybkości nagrzewania, czas trwania przemiany jest krótszy; zakres temperatur, w których zachodzi przemiana - większy; wyższe są temperatury startu i końca przemiany.

3. cechy przemiany martenzytycznej

- bezdyfuzyjna i atermiczna

- polega na skoordynowanym przemieszczaniu atomów bez zmiany sąsiedztwa,

- zachodzi przez ścinanie wg mechanizmu poślizgu lub bliźniakowania,

- produktem przemiany jest martenzyt listwowy lub płytkowy

- pomiędzy sieciami martenzytu i austenitu zachowana jest ścisła zależność orientacji,

- izotermiczne wytrzymywanie poniżej temp Ms stabilizuje austenit,

- nie przebiega do końca - w strukturze zawsze pozostaje pewna ilość austenitu szczątkowego

4. kruchość drugiego rodzaju, która stal jest na nie odporna 37Cr4 i 50CrMo4

Kruchość drugiego rodzaju to zmniejszenie udarności odpuszczanych stali w temperaturze 400-600 C. Występuje tylko w stalach stopowych. Można ją usunąć poprzez nagrzanie stali powyżej 600 i szybkie schłodzenie, ponowne wytrzymywanie stali w temp 350-550 powoduje ponowne jej wystąpienie.

5. dlaczego modyfikujemy siluminy?

Siluminy to stopy aluminium z krzemem, zawierające od 1,6 di 13,5% Si, mające słabe właściwości mechaniczne z powodu grubopłytkowej eutektyki oraz dużych kryształów fazy β w stopach nadeutektycznych. Modyfikowanie ich ma na celu rozdrobnienie tej struktury - poprawienie ich właściwości mechanicznych.

GRUPA 14

1. Na jednym wykresie schematycznie przedstawić wpływ przechłodzenia na szybkość zarodkowania, wzrostu kryształów i szybkości krystalizacji. Na wykresie wskaż przechłodzenia(narysuj izotermy), jakie należy uzyskać, aby odlew miał strukturę drobnoziarnistą, amorficzną(szklistą).

2. Jaki jest wpływ pierwiastków węglikotwórczych na przebieg krzywych na wykresie CTPi?

3. Jakie są metody podwyższania granicy plastyczności spawalnych, niskostopowych stali konstrukcyjnych z mikrododatkami? Wyjaśnij oznaczenie S420NL.

Granicę plastyczności oraz wytrzymałość na rozciąganie zwiększa się poprzez: rozdrobnienie struktury (mikrododatki do stali, normalizowanie, regulowane walcowanie), umocnienie roztworowe ferrytu (stale ferrytyczno-perlityczne), polepszanie hartowności.

S420NC = S-konstrukcyjne, 420-Re min, N-normalizowana,

4. Co to są żeliwa? Porównaj żeliwa szare i sferoidalne pod względem mikrostruktury, wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia i sposobu otrzymywania

Żeliwa są to stopy żelaza z węglem o zawartości węgla większej niż 2.11%. Żeliwa szare składają się z fazy grafitowej i metalicznej osnowy (ferrytycznej, perlitycznej, ferrytyczno-perlitycznej). Żeliwa sferoidalne to kulkowe wydzielenia grafitu i osnowa (ferrytyczna lub ferrytyczno-perlityczna), uzyskuje się je podobnie jak szare, ale do ciekłego metalu dodaje się do 0.08% magnezu, mają lepsze wydłużenie i podobną wytrzymałość na rozciąganie.

5. Co to są duraluminy miedziowe? Na czym polega ich obróbka cieplna? Narysuj schemat przebiegu zmian Rm duraluminium w funkcji czasu podczas starzenia naturalnego i sztucznego w dowolnej temperaturze.

Duraluminy są to stopy aluminium z miedzią

GRUPA 15

1. W jakich warunkach zachodzi płaski a w jakich dendrytyczny wzrost kryształów ( zarodków ) w cieczy ?

2. Co to są stale ferrytyczne? Gdzie mają zastosowanie? Wyjaśnij oznaczenie X6CrMoNb17-1

Są to stale odporne na korozję o zawartości węgla od 0,01 do 0,08%, 11-18% chromu, o strukturze ferrytu, po chłodzeniu na powietrzu. Mają średnią wytrzymałość Rm, umiarkowaną ciągliwość i średnio umacniają się przy odkształcaniu plastycznym na zimno. Stosowane tam gdzie wymagana jest odporność na korozję atmosferyczną, wód naturalnych czy gazów zawierających związki siarki (układy wydechowe samochodów, rafinerie).

3. Na czym polega ulepszanie cieplne ? Jaką mikrostrukturę powinna mieć stal po takiej obróbce ? Jakie cenne własności zapewnia stali taka obróbka ?

Jest to połączenie hartowania i wysokiego odpuszczania. W tak obrobionej stali następuje prawie całkowity zanik naprężeń. Po takiej obróbce powstaje stal o optymalnym zestawie właściwości (wysoka wytrzymałość Rm, Re, wysoka plastyczności (A5, U) i wytrzymałość zmęczeniowa) o strukturze sorbitu odpuszczania (martenzytu wysokoodpuszczonego). Odpuszczaniu wysokiemu poddaje się średniowęglowe stale konstrukcyjne o wyższej jakości.

4. Jak skład chemiczny i szybkość chłodzenia mają wpływ na cechy grafitu i mikrostrukturę żeliw?

Krzem - od 0,5 do 5%. Działa grafityzująco, w procesie modyfikowania grafitu, wpływa na jego zarodkowanie, dzięki czemu płatki grafitu są drobniejsze i równomiernie rozmieszczone. Siarka - do 0,12%. Zmniejszenie rzadkopłynności i skłonność do tworzenia się pęcherzy gazowych. Mangan - od 0,4 do 1,4%. Zapobiega grafityzacji (zabiela żeliwo), neutralizuje negatywny wpływ siarki. Fosfor - 0,2 do 1,8%. Nie wpływa na grafityzację, tworzy eutektykę fosforową - steadyt, która polepsza lejność i odporność na ścieranie.

5. Narysuj schemat krzywej starzenia duralu miedziowego. Dlaczego durale umacniają się podczas starzenia ?

Umacniają się podczas starzenia ze względu na małą ruchliwość atomów miedzi i do zarodkowania twardej fazy wydzieleniowej potrzeba bardzo długiego czasu.

GRUPA 16

1.Jaki jest wpływ szybkości chłodzenia podczas przemiany perlit-austenit?

Im większe przechłodzenie, tym mniejsza odległość międzypłytkowa s w perlicie, co za tym idzie - większa twardość powstałego perlitu.

2. Co to są stale trudnordzewiejące? Gdzie znajdują zastosowanie?

Stale trudnordzewiejące mają potencjał elektrochemiczny na poziomie -0,4V, to stale konstrukcyjne odporniejsze na korozję od stali węglowej. Zawierają ok. 0,1% C oraz dodatki 1-3% pasywującego chromu i około 0,05% miedzi;. Po pewnym czasie korozji na powierzchni tworzy się warstwa powstrzymująca dalszą korozję (brązowa patyna). Stosowane głównie jako stale spawalne pracujące w środowisku atmosfery przemysłowej oraz morskiej

3. Co to jest martenzyt? W jakiej przemianie się go uzyskuje? Jak zależy twardość martenzytu od zawartości węgla?

Przesycony roztwór węgla w żelazie α; powstały po bardzo szybkim przechłodzeniu γ, ma budowę w zależności od zawartości węgla - listwową lub płytkową. Obniża twardość zahartowanej stali. Twardość rośnie wraz z zawartością węgla (do 0,77%) do około 65HRC

- budowa w zależności od zaw. C: listwowa lub płytkowa.

- twardość martenzytu rośnie wraz z zawartością węgla (do 0,77%C) do ok. 65 HRC.

- austenit szczątkowy jest to austenit przechłodzony, który nie uległ przemianie w martenzyt.

- zawartość jego rośnie wraz z zawartością węgla.

- obniża twardość zahartowanej stali

4. Podaj klasyfikacja stopów aluminium. Czy stopy aluminium mogą konkurować ze stalami?

Stopy aluminium są zazwyczaj stopami wieloskładnikowymi, dzielą się na grupy w zależności od głównego dodatku stopowego - Mg, Si, Mn, Cu, Zn - ich zadaniem jest zwiększenie wytrzymałości stopów oraz uzyskanie innych korzystnych właściwości. Stopy aluminium konkurują ze stalami, tam gdzie istotnym czynnikiem jest ciężar konstrukcji - w samolotach, samochodach itp. Niekorzystną ich cechą jest znaczne pogorszenie właściwości w wysokich temperaturach.

5. Narysuj jak przebiega proces podwójnego hartowania po nawęglaniu. Wyjaśnij oznaczenie 18CrNiMo7-6.

GRUPA 17

1. Co to jest segregacja dendrytyczna? Czy jest to zjawisko korzystne?

Segregacja dendrytyczna to niejednorodność składu chemicznego na przekroju i długości ramion dendrytów - środek dendrytów jest bogaty w pierwiastek o wyższej temperaturze topnienia podczas gdy przestrzenie między dendrytami, które krzepną na końcu, są bogatsze w pierwiastek o niższej temperaturze topnienia. Własności odlewu, w którym występuje segregacja będą gorsze od tego o jednorodnym składzie - zmienny skład w poszczególnych miejscach stopu.

2. Narysuj wykres CTPi dla stali eutektoidalnej i opisz go dokladnie. Zaznacz krzywą chłodzenia dla bainitu dolnego.

3. Narysować wykresy zależności wielkości ziarna i temperatury rekrystalizacji od gniotu. Co to jest gniot krytyczny?

Gniot jest to stan struktury po odkształceniu na zimno, gniot krytyczny to minimalny stopień odkształcenia potrzebny do zainicjowania rekrystalizacji w czasie wyżarzania odkształconego metalu. Po odkształceniu z gniotem mniejszym od krytycznego krystalizacja nie wystpęuje.

4. Hartowność i utwardzanie stali

Hartowność jest to zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej podczas chłodzenia od temperatury austenityzowania. Pierwiastki stopowe, z wyjątkiem kobaltu, polepszają hartowność. Na hartowność wpływ ma jednorodność austenitu, wielkość ziarn, skład chemiczny i obecność nie rozpuszczonych faz. Utwardzanie jest to umocnienie wywołane wydzielaniem się cząstek w roztworze przesyconym.

5. Stale stopowe azotowane. % węgla, obróbka cieplna, mikrostruktura stali w dostawie.

Azotowanie jest procesem obróbki cieplno-chemicznej, polegającej na nasycaniu wierzchnich warstw obrabianego przedmiotu azotem, powstałe azotki żelaza są bardzo twarde i trwałe. Stale do azotowania muszą mieć wysoką wytrzymałość rdzenia o dużej ciągliwości (zapewnia to zawartość węgla 0,24-0,45% po ulepszaniu cieplnym), wysoką wytrzymałość zmęczeniową.

GRUPA 18

1.Porównaj własności (gęstość, moduł Younga, twardość, granicę plastyczności,temperature topnienia, przewodnosc elektryczna) czystego zelaza i aluminium. Które z tych wlasnosci czynią stopy na bazie aluminium konkurencyjnymi dla stopów żelaza?

Aluminium: mała gęstość ρ = 2,7 g/cm3, moduł Younga E = 69GPa, twardość 20-40HB, granica plastyczności Re=20-40 MPa, temperatura topnienia T=660,4 C, przewodność el. = 37.7 MS/m

Żelazo: gęstość ρ = 7,87 g/cm3, moduł Younga E=206GPa, twardość 75-90, granica plastyczności Re=135-150MPa, temperatura topnienia T=1500 C, przewodność el. = 10 MS/m

2. Jaki jest wpływ szybkości chłodzenia podczas przemiany perlit-austenit?

Im większe przechłodzenie, tym mniejsza odległość międzypłytkowa s w perlicie, co za tym idzie - większa twardość powstałego perlitu.

3.Dlaczego fosfor ma negatywny wpływ na właściwości stali? Co oznacza S275?

Ponieważ powoduje drastyczny spadek właściwości plastycznych, zwiększa się kruchość stopu (tak zwana kruchość na zimno), oraz jego przegrzewność, ponadto powoduje skłonność do segregacji stali (niejednorodności składu chemicznego). S275 - stal konstrukcyjna, Re min = 275 N/mm^2.

4.Porównaj odpuszczanie wysokie i odpuszczanie średnie.

Odpuszczanie średnie zachodzi w temperaturze 350-450 C, otrzymuje się strukturę troostytu odpuszczania, który charakteryzuje się wysoką granicą sprężystości i wytrzymałości, przy dostatecznej plastyczności (sprężyny). Odpuszczanie wysokie zachodzi pomiędzy temp 500 C a AC1, otrzymuje się strukturę sorbitu odpuszczania. Stosowane do stali konstrukcyjnych w celu otrzymania zestawu optymalnych właściwości mechanicznych, przy dobrej plastyczności.

5.Narysuj krzywe kinetyki dla czasów t1 i t2 mniejszych od temperatury topnienia. t1>t2.

GRUPA 19

1. Wykres CTPi dla nadeutektoid., opisać + wykres dla bainitu

2. Co to jest wyżarzanie normalizujące, dla jakich stali je stosujemy, skutki wyżarzania.

Wyżarzanie normalizujące to proces obróbki cieplnej, obejmujący nagrzanie stali do temperatury 30-50 C powyżej temperatury linii GSE i następnie chłodzeniu na powietrzu. Efektem normalizowania jest osiągnięcie drobnoziarnistej struktury i przekrystalizowanie - co za tym idzie podniesie własności wytrzymałościowych, twardości i otrzymanie jednorodnej struktury przed dalszą obróbką cieplną.

3. Co to jest stal austenityczna, jakie pierwiastki decydują o jej właściwościach, podział ze względu na jej zastosowanie.
Są to jednofazowe, stale odporne na korozję o zawartości węgla 0.01 do 0,08%. Zawiera od 17 do 27 % Cr, od 7 do 35% Ni, oraz odpowiednią do zachowania struktury austenitycznej ilość manganu lub azotu. Stosuje się ją najczęściej po przesyceniu w temperaturze 1100 w wodzie. Odporne na korozję, wysoka spawalnosć i udarność. Stosowane na rurociągi, beczki do piwa, wieże reakcyjne.

4. Co to są żeliwa szare? Podaj wady i zalety tych żeliw

Materiał odlewniczy żelaza z węglem, składający się z metalicznej osnowy (ferrytycznej, perlitycznej, ferrytyczno-perlitycznej) oraz wydzieleń grafitu w postaci płatkowej. Charakteryzują się dobrą lejnością, zdolnością tłumienia drgań, wytrzymałością na ściskanie, skrawalnością, posiadają również dobre właściwości ślizgowe i odporność na korozję lepszą od stali niestopowej. Ich wadami są mała wytrzymałość, puchnięcie (wzrost objętości pod wpływem długiego wyżarzania).

5) Która grupa materiałów metalicznych charakteryzuje się relatywnie największymi, a która najmniejszymi wartościami: a) moduł Younga b) udarność c) Rm d) zdolność tłumienia drgań

a)

b)

c)

d) Żeliwo szare i

BONUS QUESTION:

Stale narzędziowe. Klasyfikacja, wymagania i obróbka cieplna.

1. Stale szybkotnące:

Zawierają od 0,8 do 1,6 % węgla. Od stali tego typu wymaga się wysokiej twardości i odporności na ścieranie w temperaturach do 600 C, bardzo dużej hartowności oraz wysokiej odporności na odkształcenia plastyczne na zimno i gorąco.

Obróbka cieplna tych stali polega na hartowaniu i wysokim odpuszczaniu (560 C). Po prawidłowo przeprowadzonej obróbce stal powinna mieć strukturę martenzytu płytkowego z niewidocznymi dyspersyjnymi węglikami + węgliki wtórne (nierozpuszczone podczas austenityzowania) + węgliki pierwotne.

Stosuje się na narzędzia skrawające, na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco

2. Stale narzędziowe do pracy na gorąco:

Zawierają od 0,3 do 0,6 % węgla + dodatki stopowe takie jak Ni, Cr, W, V, Mo, Co. Wymagania wobec nich to odporność na obciążenia dynamiczne, stabilność struktury i własności do 700 C, odporność na zmęczenia cieplne, odporność na korozyjne działanie obrabianego materiału.

Obróbka polega na hartowaniu (850-1150 C) i odpuszczaniu (300-600), powstała po takiej obróbce struktura to troostyt, martenzyt odpuszczania + węgliki.

Stosuje się je jako narzędzia kuźnicze, nożyce do cięcia na gorąco itp.

3. Stale narzędziowe do pracy na zimno:

Zawierają od 0,4 do 2,1 % węgla + dodatki stopowe Cr, W, V, Mo, Mn, Si, Ni. Od stali wymagana jest stabilność twardości i odporności na ścieranie do temperatury 200 C, odpowiednia ciągliwość i skrawność, stałość wymiarów, odporność na odkształcenia plastyczne.

Hartowanie (850 - 1150) + odpuszczanie (150-450), w zależności od składu chemicznego stali.

Zastosowanie to gwintowniki, dłuta, wbijaki, walce do prasowania na zimno itp.

---