1. Utwardzanie wydzieleniowe

Mogą być poddawane stale o strukturze austenitycznej oraz inne stopy, niewykazujące przemian alotropowych, ale charakteryzujące się zmienną rozpuszczalnością jednego ze składników w roztworze stałym:

a) Przesycane polega na nagrzaniu stopu do temp. wyższej o ok.30-50°C od granicznej rozpuszczalności, w celu rozpuszczenia składnika w roztworze stałym. W wyniku przesycania uzyskujemy strukturę jednofazową

b) Starzenie - polega na nagrzaniu stopu wcześniej przesyconego do temp. niższej od granicznej rozpuszczalności, wygrzaniu go w tej temperaturze i studzeniu. Następuje wydzielenie się w przesyconym roztworze stałym składnika znajdującym się w nadmiarze w postaci faz o wysokiej dyspersjii:

-Samorzutne - w temperaturze pokojowej

- Przyspieszone - w podwyższonej temperaturze, może być też orzyspierszane przez odkształcenie plastyczne na zimno

W zbyt wysokiej temperaturze zachodzie przestarzenie, polega na koagulacji wydzieleń i zaniku ich koherencji, przez co następuje obniżenie twardości

2. Mechanizmy przemian stali podczas chłodzenia (perlityczna, martenzytyczna,

bainityczna)

a)perlityczna - podczas wolnego chłodzenia zachodzą przemiany zgodnie z wykresem równowagi faz żelazo - cementyt; Zachodzi po ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej temperatury Ar1; W jej wyniku powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem; Przemiana ta zachodzi przez zarodkowanie oraz rozrost zarodków, w sposób uprzywilejowany, na cząstkach cementytu, płytkach ferrytu, a w jednorodnym austenicie - na granicach ziaren tej fazy; Perlit składa się z płytek ferrytu i cementytu; Przy stałej temperaturze, grubości płytek każdej z faz perlitu są prawie stałe i nie zależą od wielkości ziaren; Szybkość przemiany perlitycznej zależy od szybkości zarodkowania i szybkości wzrostu.

b)martenzytyczna - znaczne zwiększenie szybkości chłodzenia powoduje zajście przemian które nie są zgodne z układem żelazo-cementyt; Przemiana bezdyfuzyjna; Zachodzi, jeżeli chłodzimy materiał z szybkością większą od szybkości krytycznej, poniżej temperatury M_S - temperatury początku przemiany martenzytycznej; Powstaje martenzyt, czyli przesycony roztwór węgla w żelazie alfa; zachodzi pod warunkiem ciągłego obniżania temperatury w zakresie od temperatury początku przemiany Ms, do temp. Mf (wart. Temp Ms i Mf obniżają się ze wzrostem stęż. C, wszystkich dodatków stopowych z wyjątkiem Al i Co); podczas przemiany następuje małe przemieszczenie wszystkich atomów; w wyniku przemiany z austenitu o sieci regularnej ściennie centrowanej powstaje martenzyt tetragonalny przestrzennie centrowany; przemiana martenzytyczna następuje przez wielokrotne ścinanie (bliźniakowanie i poślizg):

-iglasty - Powstaje najczęściej; Wewnątrz kryształów: bardzo wiele dyslokacji, pojedynczy kryształ jest bardzo mały; Listwy martenzytu są równoległe do siebie

-płytkowy - Występuje rzadko; Kryształy mają kształt płytek zbliżonych do soczewek;

Po zakończeniu przemiany martenzytycznej może powstać austenit szczątkowy, wzrasta wraz z stężeniem C oraz

c)bainityczna - znaczne zwiększenie szybkości chłodzenia powoduje zajście przemian które nie są zgodne z układem żelazo-cementyt; łączy cechy przemiany bez- i dyfuzyjnej; po przechłodzeniu stali do 450-200st.; mieszanina ferrytu przesyconego i dyspersyjnych węglików; rozrost bainitu jest kontrolowany szybkością dyfuzji węgla w austenicie, a nie szybkością przemiany martenzytycznej:

-górny - nieregularny kształt, ziarno przesyconego węglem ferrytem, wydzielinami węglików oraz austenitu szczątkowego

-dolny - postać listwowa, ziarno przesycony węglem ferryt, węglików i austenitu szczątkowego

3. Wykresy CTP

Zawierają ilościowe dane dotyczące zależności struktury i właściwości stali od temperatury i czasu przemiany przechłodzonego austenitu

CTP_i - wykorzystywane do określenia temperatury i czasu wygrzewania podczas wyżarzania izotermicznego oraz wychładzania w kąpieli solnej przy hartowaniu izotermicznym lub stopniowym

CTP_c - stosowane do ustalenia struktury i twardości stali hartowanej, normalizowanej lub poddanej wyżarzaniu zupełnemu oraz do kreślenia dla nich szybkości krytycznej czyli najmniejszej szybkości chłodzenia z temp. Austenityzowania zapewniającej uzyskanie struktury wyłącznie martenzytycznej.

4. Charakterystyka procesu grzania i chłodzenia

Grzanie - Proces polegający na doprowadzeniu ciepła w ciągu założonego czasu w celu uzyskania określonej temperatury przez całą masę nagrzewanego przedmiotu. Składa się z: nagrzewania i wygrzewania. Szybkość nagrzewania może być bardzo zróżnicowana i jest zależna od: Przewodności cieplnej, kształtu, wymiarów, masy; Rodzaju ośrodka; Różnicy temp. między piecem a nagrzewanym przedmiotem; Temperatury nagrzewania; Mocy pieca i innych czynników. GRZANIE MUSI ZAPEWNIA UZYSKANIE JEDNAKOWEJ TEMP. W CAŁYM PRZKROJU OBRABIANEGO PRZEDMIOTU! Ośrodki grzejne: powietrze; złoża fluidalne; kąpiele solne i metalowe

Chłodzenie - Odprowadzenie ciepła z przedmiotu, tak żeby miał określoną temperaturę. Na szybkośc ma wpływ: kształtu, wymiaru i masy przedmiotu; temp. Nagrzewania; sposobu chłodzenia; rodzaju i właściwości ośrodka chłodzącego; CHŁODZENIA MUSI ODBYWA SIĘ Z SZYBKOŚCIĄ ZAPEWNIAJĄCĄ PRAWIDŁOWY PRZEBIEG OREŚLONYCH PRZEMIAN FAZOWYCH! Ośrodki chłodzące: woda; oleje hartownicze; kąpiele solne i metalowe; powietrze

5. Hartowanie objętościowe martenztytczne i bainityczne

Hartowanie objętościowe - Polega na nagrzewaniu całego przedmiotu, a grubość warstwy zależy od właściwości materiału i szybkości chłodzenia. Ze względu na rodzaj uzyskanej struktury wyróżniamy:

a)martenzytyczne - nagrzewanie do temp. austenityzowania i ochładzanie z prędkością większą od krytycznej (stopniowe i izotermiczne)

-chłodzenie ciągłe: Struktura - martenzyt z austenitem szczątkowym oraz innymi składnikami, np. węglikami nierozpuszczonymi w roztworze; Cechy - wysoka twardość - powyżej 60-65 HRC, wysokie właściwości mechaniczne, ale niskie właściwości plastyczne i wysoka kruchość

-stopniowe - z wygrzaniem, w celu wyrównania temperatury

b)bainityczne - - nagrzewanie do temp. austenityzowania, ochładzanie z szybkością mniejszą od krytycznej, lub z wygrzewaniem izotermicznym (stopniowe i izotermiczne). Struktura - bainit, ew. z martenzytem, oraz austenit szczątkowy. Cechy - większe właściwości plastyczne i większa udarność, większa odporność na zmęczenie, niższa granica sprężystości i plastyczności niż po hartowaniu martenzytycznym i odpuszczaniu.

6. Hartowanie powierzchniowe

Polega na szybkim nagrzaniu warstwy wierzchniej przedmiotu do temp. Hartowania i następnie szybkim chłodzeniu, nie wywołuje dużych naprężeń i odkształceń cieplnych. Wyróżniamy hartowania powierzchniowe:

-indukcyjne - przy użyciu prądu elektrycznego indukowany przez zmienne pole magnetyczne, zwykle hartuje się koła zębate, wałki, drobne przedmioty,

-płomieniowe, laserowe, kąpielowe, kontaktowe, elektrolityczne, impulsowe

7. Charakterystyka odpuszczania przemian zachodzących w trakcie odpuszczania

Polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temp. Niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temp. I ochłodzeni do temp. Pokojowej:

a)niskie(odprężające) - temp. 150-200st, usunięcie naprężeń hartowniczych z zachowaniem twardości, wytrzymałości i odporności na ścieranie, struktura niskoodpuszczonego (martenzytu tetragonalnego z dyspersyjnymi węglikami sigma i AS))

b)średnie - temp 250-500st, maleje twardość, wytrzymałość i odporność na ścieranie zostaje bez zmian; struktura martenzytu średnioodpuszczonego

c)wysokie - temp. Od 500st do temp Ac1, uzyskanie dobrych właściwości plastycznych; struktura martenzytu wysokoodpuszczonego (sorbit z cementytem i węglikami)

W odpuszczonej stali zachodzą przemiany fazowe: rozkład martenzytu; przemiana austenitu szczątkowego, wydzielanie węglika sigma i cementytu

Utwardzanie cieplne - połączenie hartowania i niskiego odpuszczania

Ulepszanie cieplne - połączenie hartowania i wysokiego odpuszczania.

8. Obróbka cieplno-mechaniczna metali

Polega na polepszaniu właściwości mechanicznych produktów dzięki zatrzymaniu odkształcenia po utworzeniu odpowiedniej podstruktury i następnym kontrolowanym oziębianiu.

a)wysokotemperaturową - polepszenie właściwości ciągliwych i plastycznych przy małych zmianach właściwości wytrzymałościowych.

b)niskotemperaturową - zwiększenie wytrzymałości bez pogorszenia właściwości plastycznych

9. Metody wytwarzania warstw powierzchniowych

a)mechaniczne - wykorzystują nacisk lub Ek narzędzia w celu umocnienia warstwy wierzchniej na zimno

b)cieplno-mechaniczne - działanie ciepła i nacisku w celu otrzymaniu powłok

c)cieplne - działanie ciepła w celu zmian struktury w stanie stałym

d)cieplno-chemiczne - działa ciepło i aktywny chemicznie ośrodek w celu pokrycia materiału wymaganym pierwiastkiem

e)chemiczne i elektrochemiczne

f)fizyczne - związane z osadzaniem powłok adhezyjnie połączonych z podłożem.

10. Obróbka cieplno-chemiczna

Polega na zamierzonej dyfuzyjne zmianie składu chemicznego warstwy powierzchniowej. Celem jest wytworzenie powierzchni o zwiększonej odporności na ścieranie, odporności korozyjnej, odporności na zmęczenie,

11. Zjawiska fizykochemiczne zachodzące podczas obróbki cieplno-chemicznej

a)reakcje w ośrodku nasycającym

b)dyfuzja w ośrodku nasycającym

c)dyfuzja metalu

d)reakcje na granicach rozdziału faz

Adsorpcja fizyczna - osadzanie się wolnych atomów na granicy fazy stałej

Adsorpcja chemiczna - tworzenie warstwy fazy międzymetalicznej złożonej z atomów metalu i ośrodka absorbowanego

12. Charakterystyka nawęglania

Nasycanie warstwy powierzchniowej stali (<0,25% C) w węgiel podczas wygrzewania w temp. Występowania austenitu 900-950st. Celem jest wytworzenie warstwy o dużej twardości oraz zapewnienie odporności na obciążenia dynamiczne (rdzeń ma mniejszą twardość niż powierzchnia). O grubości warstwy decyduje temperatura, skład chemiczny, czas nawęglania (0,5-2mm). Wyróżniamy 3 strefy:

-nadeutektoidalna - struktura perlitu z cementytem

-eutektoidalna - struktura perlitu

-podeutektoidalna - struktura perlityczno-ferrytyczna

13. Metody nawęglania

a)gazowe - w temp. Ok. 920st. W atmosferze tlenku węgla. Zalety: precyzyjna regulacja grubości warstwy; szybkość procesu; możliwość hartowania bezpośrednio po nawęglaniu

b)w złożach fluidalnych - tworzone przez cząstki ciała stałego utrzymywane w zawieszeniu przez gorący gaz nasycający przepływający przez złoże od dołu ku górze.

c)próżniowe - przebiega pry obniżonym ciśnieniu w atmosferze metanu, propanu itp., węgiel atomowy jest uzyskiwany w wyniku reakcji rozpadu metanu. Zalety: małe zużycie gazu, lepsza adsorpcja węgla z atmosfery o małym ciśnieniu

d)jonizujące - wygrzanie stali w piecu próżniowym z jednoczesnym przyłożeniem wysokiego napięcia stałego, który stanowi katodę a anodą - w warunkach tych następuje wyładowanie jarzeniowe i wytworzenie plazmy. Powstają jony węgla, które są przyspieszane w polu elektrycznym i bombardują metal. Zalety: wysoka wydajność i możliwość regulacja grubości

e)w ośrodkach stałych

f)nawęglanie w roztopionych solach

14. Charakterystyka azotowania

Nasycenie warstwy powierzchniowej stali azotem w temp <Ac1. Rozróżniamy azotowanie krótko- i długookresowe. Charakteryzuje się dosyć dużą twardości i największą odpornością na ścieranie. Grubość i twardość warstwy zależy od: temperatury i czasu procesu oraz składu chemicznego.

15. Metody azotowania

a)gazowe - w atmosferze zdysocjowanego amoniaku i można regulować grubość warstwy

b)jonizujące - w atmosferze zjonizowanego azotu, wyniku zderzeń jonów azotu nagrzewa się metal. Można regulować grubość warstwy poprzez zmianę napięcia, ciśnienia.

16. Kompleksowe nasycanie dyfuzyjne

a)chromowanie - w temp 900-1050st. Przez kilka godz.

b)tytanowanie dyfuzyjne

c)wanadowanie dyfuzyjne

d)aluminiowanie dyfuzyjne

17. Borowanie

Dyfuzyjne nasycanie warstwy w bor w temp 900-1000st do kilku godzin, grubość warstwy 0,03-0,15mm. Mają strukturę iglastą. Są one hartowane i opuszczane. Charakteryzują się odpornością korozyjną i odpornością na utlenianie

18. Procesy nanoszenia powłok z fazy gazowej

a)chemiczne osadzanie z fazy gazowej CVD - w temp. 900-1100st., tworzenie warstw węglików i azotków metali

b)fizyczne osadzanie z fazy gazowej PVD - pokrywanie narzędzi ze stali wysokostopowych; wytwarzanie cienkich powłok w elektronice, optyce, medycynie; powłoki antykorozyjne

-proste - jednowarstwowe lub monowarstwowe

-złożone

c)metody hybrydowe - wykorzystują charakterystyczne cechy metod CVD i PVD

19. Klasyfikacja stali

Na skład chemiczny:

a)niestopowe - stężenie każdego pierwiastka jes mniejsze od wart. granicznych

-jakościowe - max stęż, zanieczyszczeń 0,045%, muszą spełnia specjalne wymagania

-specjalne

b)nierdzewne - >10,5% Cr i < 1,2% C

-zawierające <2,5% Ni

-zawierające >2,5% Ni

Właściwości użytkowe:

-odporne na korozje

-żaroodporne

-żarowytrzymałe

c)inne stale stopowe - nieodpowiadające definicji stali nierdzewnych

-specjalne

-jakościowe

Ze względu na stężenie pierwiastków:

-niskostopowe - stężenie jednego pierwiastka 2-3,5%

-Średniostopowe - stężenie jednego pierwiastka 2-8% lub suma pierwiastków <12%

-wysokostopowe - stężenie jednego pierwiastka >8% a suma pierwiastków <55%

20. Oznaczanie stali według norm europejskich

a)znakowy - składa się z symboli literowych i cyfr

b)cyfrowy - numer stali składa się tylko z cyfr

c)znak stali - składa się z symbolu głównego i symbolu dodatkowych charakteryzujących jego zastosowanie i właściwości mechaniczne

21. Struktury stali węglowych i stopowych

-ok. 0,1% C struktura ferrytyczna

-ok. 0,4% C struktura ferrytyczna-perlityczna

-0,6-0,7% C struktura perlityczna z małą ilością ferrytu

-0,77% C struktura perlitu

->0,77% struktura perlitu z siatką cementytu (wzrasta wraz z stężeniem C)

22. Wpływ węgla, domieszek i zanieczyszczeń na właściwości stali

a)węgiel - Wzrost twardości; wzrost Rm i Re; zmniejszenie udarności; zmniejszenie wł. Plastycznych i ciągliwości stali; pogorszenie spawalności

mangan - rozrost ziarn podczas obróbki cieplnej i plastycznej na gorąco

krzem -obniża stężenia gazów w stali lanej

fosfor i siarka - kruchość, skłonność do gruboziarniści, pogarsza spawalność

wodór - odwęglanie, powstawanie pęcherzy gazowych, segregacja fosforu

azot - zmniejszenie plastyczności i kruchości, skłonności do starzenia

23. Pierwiastki stopowe

Przekraczają minimalne stężenie.

a)austenitotwórcze - Co, Mn, Ni

b)ferrytotwórcze - Cr, V, Al, Si, Mo, W

Dodaje się je w celu zmienienia właściwości chemicznych i wytrzymałościowych metali, zwiększeniu hartowności, polepszenie obróbki cieplnej

24. Charakterystyka staliw i żeliw

a)Staliwo - stop żelaza z węglem <2,1% C (nie zawierają eutektyki)

-niestopowe - oznaczamy G oraz wart Re-Rm. Struktura ferrytu i perlitu (ferryt Widmannstattena). Charakteryzują się dobrą spawalnością, dobrą wytrzymałomością oraz mała lejnością i dużym skurczem odlewniczym. Stosuje się obróbkę cieplną w celu usunięcia naprężeń odlewniczych, niejednorodności (wyżarzanie ujednorodniające, normalizujące, odprężające) oraz poprawieniu wytrzymałości (hartowanie, odpuszczanie, obróbka cieplno-chemiczna)

-stopowe (niskostopowe, średniostopowe, wysokostopowe) - oznaczamy literą L

b)Żeliwo - stop żelaza z węglem >2%C (zawierają eutektykę)

25. Właściwości grafitu

Zmniejszenie wytrzymałości; poprawia lejnośc; polepsza skrawalnośc; zwiększa właściwości ślizgowe; tłumi drgania. Si i P ułatwiają grafityzacje, Mn i S pogarszają. Morfologia grafitu: płatkowy, sferoidalny, kłaczkowy, wernikularny

26. Rodzaje i właściwości żeliw

a)szare zwykłe - grafit płatkowy, steadyt, wtrącenia niemetaliczne, struktura F, F-P i P. Właściwości: mała wytrzymałość, odporność na ścieranie, dobra skrawalność, dobra zdolność do tłumienia drgań

b)modyfikowane - drobny grafit płatkowy; Właściwości: lepsza wytrzymałośc niż szare zwykłe, niskie właściwości plastyczne

c)sferoidalne - lepsze właściwości wytrzymałościowe niż szare zwykłe; wysoka udarność; dobra plastyczność

d)białe- duża kruchość; zła skrawalność; mała wytrzymałość na rozciąganie; mała lejność

e)ciągliwe

f)stopowe - podwyższona odpornośc na ścieranie (Cr, Ni, Mo); żaroodporne i żarowytrzymałe (Si, Cr - Mo, Al.); odporne na korozje (Si, Cr, Ni)l do pracy w niskiej temp.;

Dzielimy na niskostopowe (<3%); średniostopowe (3-20%); wysokostopowe (>20%)

27. Właściwości, zastosowanie aluminium, miedzi, tytanu i niklu

a)aluminium - brak odmian alotropropowych; krystalizuje w SRC; niska temp. Topnienia (660); mała gęstość; dobra przewodność cieplna i elektryczna; obrabiana plastycznie na zimno i gorąco; duża odporność na korozję. Zastosowanie: elektronice, dodatek stopowy; przemysł spożywczy, budownictwo

b)miedź

28. Właściwości, struktura i zastosowanie siluminów

Stop Al-Si zawierające 2-30% Si

a)eutektyczne - dobre właściwości odlewnicze; nie pękają na gorąco; 10--13% Si; przemysł lotniczy, motoryzacyjny (głowice silników spalinowych); skomplikowane kształty; średnio obciążone

b)podeutektyczne -4-10% Si; przemysł lotniczy, motoryzacyjny (głowice silników spalinowych); silnie obciążone w podwyższonej temp. I wodzie morskiej

c)naduetektyczne - 17-30% Si; silnie obciążone elementy silników

29. Właściwości, rodzaje stopów aluminium z magnezem

Stop Al-Mg zawierające 2,5-10,5% Mg. O małych stężeniu Mg wykazują dużą podatność na obróbkę plastyczną, zaś o dużym stężeniu ma b.dobre właściwości odlewnicze; zajebista odporność korozyjna; najmniejsza gęstość przy dobrej wytrzymałości; Zastosowanie: elementy narażone na korozję (armatura, rury); odlewy silnie obciążone

Hydronalia - zawierają 0,4-5,5% Mg oraz niewielkie dodatki stopowe, przeznaczone do obróbki plastycznej; Właściwości: podwyższone właściwości mechaniczne; wysoka odporność korozyjna; dobra spawalność. Zastosowanie: silnie obciążone elementy; puszki do napojów

30. Właściwości, struktura, obróbka cieplna i zastosowanie stopów aluminium z miedzią

Stop Al-Cu do 5% Cu;

a)utwardzanie wydzieliniowe

-przesycanie - nagrzanie do temp ok.500st i szybkie chłodzenie; zaburza stan równowagi

-starzenie - dążenie do układu równowagi (sztuczne ok.180st; samorzutne w temp.pokojowej)

b)obróbka cieplna: wyżarzanie ujednorodniające, rekrystalizujące

Duraluminium jest stosowany w elementach samolotów, budownictwo, elementy maszyn, zastosowanie ograniczone z powodu braku odporności korozyjnej

31. Właściwości, struktura, rodzaje, obróbka cieplna i zastosowanie stopów miedzi z

cynkiem

Mosiądź stop Cu-Zn:

-jednofazowe o strukturze α i 2-39% Zn; b.duża plastyczność;

-dwufazowe o strukturze α+β i 39-45% Zn; dobra lejność; wytrzymałość rośnie to plastyczność maleje

Odcynkowanie- zachodzi w mosiądzach dwu- i jednofazowych o >20% Zn, powoduje zmniejszenie wytrzymałości

Pękanie sezonowe - w mosiądzach jedno i dwufazowych po obróbce na zimno w środowisku amoniaku; polega na pękaniu wzdłuż granic ziaren spowodowane występowaniem naprężeń w materiale lub korozyjnego środowiska; można jej zapobiec poddając dosiąc wyżarzaniu odprężającemu w temp 200-300st.

a)obróbka cieplna:

-wyżarzanie rekrystalizujące - temp. 450-650st, usunięcie umocnienia spowodowanego zgniotem i umożliwienie dalszej obróbki plastycznej

-wyżarzanie odprężające - temp. 200-300st; zmniejszenie naprężenie wewnętrznych

-wyżarzanie ujednorodniające - usunięcie segregacji chemicznej

Zastosowanie: rurki, łuski amunicji; nity; armatura; części obrabiane skrawaniem po obróbce skrawaniem

32. Właściwości, rodzaje, struktura i zastosowanie brązów

a)cynowe: Stop Cu-Sn zawierająca 1-11% Sn; struktura roztworu α, >4% Sn w strukturze pojawiają się fazy międzymetaliczne δ (mieszanina eutektoidalna α+δ)

Właściwości: Dobra odporność na korozję; duża plastyczność

Zastosowanie: sprężynki, tulejki, łożyska ślizgowe

b)berylowe: Stop Cu-Br zawierające 2,5%Br;

Właściwości: najwyższe właściwości mechaniczne i odporność na korozję z wszystkich brązów; duża przewodność cieplna i elektryczna; dobra obróbka plastyczna na zimno i na gorąco

Obróbka cieplna: utwardzanie wydzieleniowe - faza α i dyspersyjne wydzielenia fazy γ powodują umocnienie stopu

Zastosowanie: szczotki silników elektrycznych; sprężyny; narzędzia chirurgiczne

33. Właściwości, struktura, zastosowanie stopów tytanu

Właściwości: wysoka wytrzymałość względna w szerokim zakresie temperatury; dobra odporność korozyjna; wysoka żaroodporność

Struktura: jednofazowe α; dwufazowe α+β; jednofazowe β

Zastosowanie: konstrukcje lotnicze i kosmiczne; sprzęt medyczny, sportowy;

34. Klasyfikacja stopów niklu

Stop Cu-Ni <40% Ni; Nikiel powoduje polepszenie właściwości mechanicznych, odporności na korozję.

a)stopy konstrukcyjne - zawierają jeden pierwiastek stopowy (Cu, Cr, Fe, Co)' narzędzia chirurgiczne; wały napędowe statków; MONELE

b)stopy oporowe: chromel, alumel, nichrom, kanthal; elementy grzewcze

35. Klasyfikacja materiałów ceramicznych

ceramika - grupa materiałów nieorganicznych o jonowych i kowalencyjnych wiązaniach międzyatomowych wytworzonych zwykle w procesach wysokotemperaturowych

podział ze względu na zastosowania: materiały węglowe/grafit, materiały budowlane, posadzki, materiały ścierne, narzędzia skrawające, elementy konstrukcyjne, szkło, porcelana/fajans, ceramika elektrotechniczna, materiały ogniotrwałe

36. Struktury krystaliczne i wady budowy materiałów ceramicznych

Jeżeli w strukturze liczba anionów A i kationów X jest taka sama, to powstaje faza oznaczona jako AX, która może charakteryzować się kilkoma typami struktur krystalograficznych.

Jeżeli ładunki elektryczne anionów i kationów nie są takie same, to mogą powstawać fazy A_mX_p, np. AX₂ (CaF₂) lub A₂X₃ typu korundu Al₂O₃

W przypadku występowania dwóch typów kationów A i B powstają fazy A_mB_nX_p.

Wady budowy: wakanse w postaci kationowej i anionowej, jony międzywęzłowe kationowe/anionowe (rzadko), zanieczyszczenia międzywęzłowe/różnowęzłowe kationowe/anionowe

37. Charakterystyka krzemionki

Struktura krystaliczna - każdy narożny atom tlenu w każdym tetraedrze również uczestniczy w sąsiednim tetraedrze

Przemiany podczas ogrzewania: kwarc β -> (870*C) trydymit β -> (1470*C) krystobalit β -> (1715*C) ciecz

kwarc α -> (573*C) kwarc β

właściwości: wysoka odporność chemiczna, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, wysoka lepkość, wysoka odporność na szoki temperaturowe, bardzo mały skurcz, gęstość 2,2 g/cm3

38. Ceramika inżynierska tlenkowa (właściwości, zastosowanie)

Al₂O₃ - tlenek aluminium - podział w zależności od zawartości czystego tlenku aluminium (od 96 do 99,9%) - istotny wpływ na właściwości wywiera: udział dodatków i zanieczyszczeń, wielkość ziarna, udział fazy szklistej, możliwa do zastosowania obróbka cieplna

ZrO₂ - tlenek cyrkonu (cyrkonia) - umocnione w wyniku przemiany martenzytycznej od sieci tetragonalnej przed trójskośną, do jednoskośnej

39. Ceramika inżynierska beztlenowa (właściwości, zastosowanie)

Si₃N₄ - azotek krzemu, SiC - węglik krzemu, BN - azotek boru

właściwości:

stabilne w środowisku chemicznym, duża wytrzymałość i ciągliwość w podwyższonej temperaturze, dobra odporność na zużycie, niski współczynnik tarcia

40. Włókna ceramiczne i szklane (właściwości, zastosowanie)

włókna ceramiczne produkowane są w formie: rowingu (niedoprzędu), tkanin, mat, włókien ciętych, prętów

podział: ciągłe tlenkowe, nieciągłe tlenkowe, węglikowe i azotkowe

41. Cermetale i węgliki spiekane (właściwości i zastosowanie)

cermetale - złożone są z drobnych cząstek krystalicznych, np. węglików lub azotków, które są równomiernie rozłożone w osnowie metali lub ich stopów, które to stanowią fazę wiążącą; udział masowy - 5 do 15%

Są czasami zaliczane do ceramiki inżynierskiej lub materiałów kompozytowych, wytwarzane metodą metalurgii proszków, mogą być poddawane obróbce cieplnej.

Klasyfikacja w zależności od udziału głównych składników:

(węgliki, węglikoazotki, azotki, tlenki, borki, różne związki zaw. węgiel) + osnowa metalowa

Wpływ składu chemicznego na właściwości:

Zastosowanie cermetali:

- bazujące na węglikach tytanu TiC - materiały narzędziowe i odporne na ścieranie, pracujące w środowiskach wysokoobciążonych i wysokotemperaturowych

- bazujące na węglikach krzemu i boru SiC B₄C - materiały odporne na zużycie, korozję, ścieranie

- cermetale z węglikoazotkami - stosowane głównie na narzędzia

- azotki tytanu TiN, azotek boru BN - narzędzia odporne na wys. temp. i korozję

- cermetale z tlenkami aluminium Al₂O₃ - elementy pracujące w ciekłych metalach i elementy pieców

- cermetale z tlenkami SiO₂ - stosowane dla obniżenia współczynnika tarcia

- zawierające grafit - stosowane na szczotki i styki elektryczne

- zawierające drobne cząstki diamentu - stosowane na narzędzia specjalne

- zawierające dwutlenki uranu UO₂, węgliki uranu UC oraz dwutlenek toru ThO₂ - stosowane jako składniki paliw nuklearnych

42. Podstawy procesu metalurgii proszków

43. Ceramika porowata (właściwości i zastosowanie)

Obejmuje produkty z gliny oraz materiały ogniotrwałe, charakteryzuje się 5 do 15% udziałem porów, stosowanych w celu odprowadzania wody, charakteryzuje się spornym udziałem fazy szklistej otaczającej składniki krystaliczne utworzone głównie z Al₂O₃, SiO₂ i H₂O. Obejmuje porcelanę, kamionkę, dachówkę, cegłę.

44. Materiały ogniotrwałe (właściwości i zastosowanie)

Są to materiały ceramiczne stosowane na piece przemysłowe i wymurówki kadzi na ciekłe metale. Cechują się ogniotrwałością zwykłą i pod obciążeniem, odpornością na udary cieplne, odpornością na ścieranie i działanie żużli, odpowiednią nasiąkliwością, odpowiednim przewodnictwem cieplnym i elektrycznym.

Dzielone na zwykłe (do 1700*C), wysokoogniotrwałe (1700-2000*C), o b. wysokiej ogniotrwałości (>2000*C).

glina ogniotrwała (szamot) - stosowana na wymurówki pieców przemysłowych, zawiera 25-48% Al₂O₃ i 50-70% SiO₂

materiały korundowe (alundowe) - zawierają 75-99% Al₂O₃

materiały karborundowe (z węglika krzemu), węglowe - stosowane na łopatki turbin gazowych, elementy silników rakietowych, pracujące w najtrudniejszych warunkach

materiały węglowe - zawierają głównie węgiel (>90%), odporne na ściskanie, ścieranie, szoki termiczne, stosowane jako wykładziny pieców, wanien

45. Kamionka, terakota, klinkier (właściwości i zastosowanie)

kamionka - materiał ceramiczny wytworzony z gliny kamionkowej z dodatkami; właściwości - wytrzymałość na ściskanie ok. 800 MPa, na zginanie ok. 90 MPa, duża rezystywność, odporność chemiczna; zastosowanie - elektrotechnika, produkty sanitarne, rury kanalizacyjne

terakota - materiał ogniotrwały składający się z gliny ogniotrwałej, skalenia, piasku kwarcowego i tlenków metali charakteryzujący się dużą odpornością na ścieranie, wykorzystywany jako płytki podłogowe

klinkier - materiał wytwarzany z glin żelazistych o dużej wytrzymałości i udarności, małej porowatości i nasiąkliwości, wykorzystywany jako materiał budowlany , drogowy i posadzkowy

46. Porcelana (właściwości i zastosowanie)

porcelana - spiekany materiał ceramiczny z mullitu, kwarcu i szkła skaleniowego

porcelana miękka - większa przeświecalność i jest bielsza, ale też mniej wytrzymała niż porcelana twarda

porcelana twarda - wytwarzana z kaolinu, kwarcu i skalenia, wypalana dwukrotnie

podział:

- porcelana stołowa - twarda lub miękka, służy do wyrabiania zastaw stołowych

- artystyczna

- elektrotechniczna - twarda o barwie białej lub kremowej, ze względu na dużą rezystywność stosowana jako izolatory

- laboratoryjna - stosowana do produkcji sprzętu laboratoryjnego ze względu na dużą odporność na działanie kwasów

- dentystyczna

- techniczna - porcelana twarda, do której wprowadza się dodatki, np. tlenek cyrkonu

---