Właściwości drewna

Mała gęstość, Trwałość, Sprężystość, Wytrzymałość, Mała rozszerzalność i przewodność, cieplna, Podatność na obróbkę mechaniczną

Stop – co najmniej dwuskładnikowe tworzywo metaliczne składające się z metalu (przewaga) oraz innych pierwiastków;

Związek – substancja składająca się z dwóch lub więcej pierwiastków zwykle o ściśle określonym stosunku liczby atomów poszczególnych pierwiastków

Mieszanina – układ złożony z dwóch lub więcej faz

Roztwór – faza składająca się z więcej niż jednego pierwiastka i zachowująca typ struktury rozpuszczalnika.

Rozpuszczalnik – główny składnik roztworu, pierwiastek lub związek

Domieszka lub dodatek stopowy – pierwiastek występujący w stopie w małej ilości i wprowadzony w celu uzyskania lub zwiększenia konkretnych właściwości (np. odporności na korozję, hartowności)

Zanieczyszczenie – pierwiastek lub związek chemiczny (np. żużel) który niekorzystnie wpływa na właściwości stopu i w procesie metalurgicznym staramy się ograniczyć jego zawartość.

Materiały ceramiczne – tlenki lub związki z węglem, azotem, fosforem, siarką.

Polimery

Tworzywa wielkocząsteczkowe – głównie związki C, N, Fluorine, Cl i S

Zbudowane z cząsteczek o długich łańcuchach utworzonych z merów

Cząsteczka polimeru może zawierać ponad 500 merów i ważyć ponad 1000u

Półprzewodniki

Nie są dobrymi przewodnikami ani dobrymi izolatorami

Dodanie do półprzewodnika małej ilości niektórych pierwiastków zmienia gwałtownie ich właściwości elektryczne.

Służą do wytwarzania złożonych obwodów elektrycznych, np. wielowarstwowych układów scalonych wysokim stopniu integracji

Pierwiastki, których atomy oddają elektrony wchodząc w reakcje chemiczne nazywa się elektrododatnimi (głównie metale) jeżeli przyłączają elektrony – elektroujemnymi (dielektryki)

Wiązanie jonowe - Polega na elektrostatycznym przyciąganiu się jonów różnych znaków. Dwa etapy powstawania wiązania:

przejście elektronu z jednego atomu do drugiego i

powstanie jonów „+” i „-” czyli atomów elektrycznie nieobojętnych:

Powinowactwo elektronowe – energia uwolniona przez atom w efekcie przyłączenia

Warunek stabilności:

jeżeli energia potrzebna do zerwania wiązania jonowego jest większa niż energia wyzwolona przy powrocie elektronu do atomu macierzystego wiązanie nie pęka bez dostarczania energii z zewnątrz.

Wiązanie kowalencyjne

Atomy związane kowalencyjnie mają wspólne elektrony walencyjne,

Występuje w związkach utworzonych przez atomy o takiej samej elektroujemności

Wiązanie pojedyncze (Cl-Cl) - utworzone przez jedną parę elektronów

Wiązanie metaliczne

Elektrony wartościowości (walencyjne) w metalach mogą być łatwo odrywane od atomów i tworzą „gaz elektronowy”,

Dzięki ruchliwym elektronom swobodnym metale charakteryzują się dużą przewodnością cieplną i elektryczną

Siły Van der Waalsa występują pomiędzy dipolami elektrycznymi

Dipol elektryczny – układ dwóch ładunków, równej wielkości lecz o przeciwnych znakach, znajdujących się blisko siebie

Występują w cieczach i ciałach stałych, np. skroplonych gazach szlachetnych, między sąsiednimi cząsteczkami polimeru.

Podział materiałów ze względu na sposób ułożenia atomów

-krystaliczne: metale i materiały ceramiczne, -niekrystaliczne: szkła.

Budowa krystaliczna - Wspólna cecha metali (stopów) i materiałów ceramicznych

Ciało stałe bezpostaciowe (amorficzne)

Nie ma określonego rozmieszczenia atomów

Jest to ciecz przechłodzona o dużej lepkości, np.:, smoła, szkło, wiele polimerów .

Stałe (parametry) sieciowe to

- długości krawędzi ścian komórki elementarnej (a, b, c) i kąty między ścianami (alfa, beta, gamma)

- odległości pomiędzy punktami (węzłami) sieciowymi

Liczba koordynacyjna – liczba najbliższych sąsiadujących atomów równoodległych od rozpatrywanego atomu

Punkty (węzły) sieciowe – punkty tworzące sieć krystalograficzną. Na każdy węzeł sieci może przypadać jeden, dwa lub więcej (ponad 100) atomów

Teoretyczne układy krystalograficzne: regularny, tetragonalny, rombowy, heksagonalny, jednoskośny, trójskośny, trygonalny.

Położenia (punkty) sieciowe są wyrażane w jednostkach długości krawędzi a, b, c komórki elementarnej

Prosta kierunku sieciowego przechodzi przez punkty sieciowe

Wskaźnikowanie płaszczyzny sieciowej (wskaźniki Millera)

Obrać układ współrzędnych z początkiem w punkcie sieciowym

Odczytać długości odcinków, w jednostkach parametrów sieciowych abc, wyznaczonych na osiach układu współrzędnych przez płaszczyznę sieciową

jeżeli płaszczyzna przechodzi przez początek układu – układ

należy przesunąć tak aby początek był w innym miejscu

Obliczyć odwrotności długości odcinków

Sprowadzić odwrotności do najmniejszych liczb całkowitych

Oznaczanie struktur krystalicznych wg Pearsona (dwie litery i liczba)

Pierwsza litera mała – układ krystalograficzny

Druga litera duża – typ sieci przestrzennej

Liczba atomów przypadających na komórkę elementarną

regularna przestrzennie centrowana – 2

heksagonalna prymitywna – 1 (zwarta – 2)

regularna ściennie centrowana – 4

Liczba koordynacyjna – liczba najbliższych Równoodległych atomów sąsiednich

Wymiar luki jest równy maksymalnej średnicy

kuli mieszczącej się w luce

lukę oktaedryczną otacza 6 atomów

lukę tetraedryczną otaczają 4 atomy

Charakterystyka luk

RSC – wymiary luki takie same w trzech kierunkach

oktaedryczne; 1+12/4=4 luki na komórkę; jedna luka przypada na jeden

atom w węźle sieci; 0,414d

tetraedryczne – 8 luk na komórkę; na jeden atom sieci przypadają dwie luki; 0,225d

RPC – luki wpisane są w bryły nieforemne

oktaedryczne (spłaszczony ośmiościan); 6/2+12/4=6 luk na komórkę; trzy luki przypadają na jeden atom sieci; 0,633d x 0,155d

tetraedryczne (czworościan wydłużony w kierunku pionowym); 4*6/2=12

luk na komórkę; na jeden atom sieci przypada sześć luk; 0,291d

HZ – jak w przypadku struktury RSC

w idealnej strukturze HZ stosunek wymiarów komórki c/a=1,633

RP – jedna luka wewnątrz komórki otoczona 8 atomami

sześcian; jedna luka na komórkę; na jeden atom sieci przypada jedna luka; 0,732d

Ceramiki jonowe są związkami chemicznymi metali z niemetalami

Ceramiki kowalencyjne są związkami dwóch niemetali, lub są czystymi pierwiastkami

diament – sieć RSC; dwa atomy na punkt sieciowy; wypełnienie przestrzeni 34% (max 74%); największa twardość

grafit – sieć heksagonalna (lub romboedryczna) składająca się z warstw atomów; wiązanie Van der Waalsa pomiędzy warstwami; stopień wypełnienia przestrzeni 16%; właściwości smarne

Polimorfizm - Występowanie pierwiastka lub związku w różnych strukturach krystalicznych

Przemiana polimorficzna zachodzi gdy inna struktura

będzie miała mniejszą energię

Reguła faz (Gibbsa)

Faza f – objętość stopu (układu) o wyraźnych granicach, na których właściwości chemiczne lub fizyczne ulegają skokowej zmianie

Składnikami n układu są pierwiastki lub związki niezbędne do utworzenia wszystkich faz

Liczba stopni swobody s – liczba możliwych zmiennych niezależnych (temperatura, stężenie składników,ciśnienie)

W stopach metali (przy stałym ciśnieniu): s = n – f + 1

Dla czystego pierwiastka (związku) przy temperaturze topnienia s = 1 – 2 + 1 = 0

Jednolita sztywna bryła ma 6 stopni swobody, a człowiek ma ok 200

Skład stopu zawsze podajemy w procentach masowych

Wykresy fazowe dwuskładnikowe

Dwuwymiarowe mapy występowania poszczególnych faz we współrzędnych

temperatura – skład masowy stopu

Można wg nich śledzić tworzenie mikrostruktur i zachodzenie przemian przy zmianie temperatury i składu

Odzwierciedlają idealne warunki równowagi fazowej

Reguła dźwigni - Służy do określania względnych udziałów poszczególnych faz w obszarach dwufazowych, c_αm_α+c_βm_β=c(m_α+m_β)

Przemiana eutektyczna – izotermiczna przemiana jednej fazy w dwie podczas chłodzenia

Przemiana perytektyczna – przemiana składająca się z dwóch faz przy czym jedna jest cieczą a druga ciałem stałym, przy chłodzeniu powstaje nam jedna faza stała

Mikrostruktura (struktura) materiałów krystalicznych

Określa liczbę, rodzaj, typ, budowę, kształt, udział objętościowy i rozmieszczenie faz oraz

rodzaj, gęstość i rozmieszczenie defektów najczęściej w sposób termodynamicznie nierównowagowy

Właściwości mechaniczne, magnetyczne, obrabialność (podatność na zabiegi technologiczne) silnie zależą od struktury

Struktura krystaliczna (budowa komórki elementarnej) jest cechą charakterystyczną materiału

jej zmiana jest możliwa tylko w przypadku materiałów ulegających przemianom polimorficznym

Mikrostruktura może być kształtowana przez stosowanie procesów technologicznych

Struktura jednofazowa równowagowa

Charakterystyczna dla metali i stopów tworzących roztwory stałe, Ziarna równoosiowe, Jednakowa wielkość ziarn

Wpływ ziarna struktury jednofazowej na właściwości

Im mniejsza średnia wielkość ziarna tym materiał ma większą: wartość granicy plastyczności Re, wytrzymałość, twardość.

Wielkość ziarn wpływa proporcjonalnie na: plastyczność materiału, przenikalność magnetyczną.

Struktura dwufazowa w stanie równowagi

właściwości struktury zależą od udziału poszczególnych faz

ważny jest kształt poszczególnych ziarn

Wielkość ziarn ma mniejszy wpływ na właściwości

Porównanie struktur

Jednofazowa	Dwufazowa
odporność na korozję plastyczna łatwo obrabialna struktura poliedryczna (równoosiowe ziarna o jednakowej wielkości)	ziarna różnych faz mogą tworzyć mikroogniwo korozyjne bardziej twarda bardziej wytrzymała struktura typu: ziarnistego lub płytkowego lub kulkowego lub iglastego lub dyspersyjnego w rzeczywistości typ struktury może być złożony z powodu zanieczyszczeń

Struktura ziarnista - Równoosiowe (zbliżone do kulistych) ziarna obu faz, Gruboziarnistość może powodować kruchość.

Struktura płytkowa - Charakterystyczna dla niezanieczyszczonych mieszanin eutektycznych lub eutektoidalnych

Struktura kulkowa - Otrzymywana przez długotrwałe wygrzewanie struktury płytkowej

Struktura iglasta – składa się z igieł jednej fazy, twarda i krucha, ziarna drugiej fazy stanowią osnowę.

Struktura dyspersyjna

Otrzymywana w wyniku utwardzania wydzieleniowego

Bardzo drobne, prawie kuliste, wydzielenia jednej fazy (zwykle międzymetalicznej)

Ziarna drugiej fazy (zwykle roztwór stały) stanowią osnowę

Mikrostruktura i jej wpływ na właściwości stopów

Mikrostruktura charakteryzuje fazy i defekty

Mikrostruktura może być zmieniana przez stosowanie procesów technologicznych

Struktura jednofazowa składa się z równoosiowych ziarn o przypadkowej orientacji

Struktura jednofazowa o mniejszych ziarnach ma większą wytrzymałość

Dwie fazy powstające w warunkach równowagowych tworzą strukturę ziarnistą lub płytkową lub kulkową lub iglastą lub dyspersyjną

Jeśli fazy mają taki sam skład chemiczny to struktura dyspersyjna i płytkowa mają największą wytrzymałość

Struktura iglasta jest krucha więc niepożądana

Roztwór – faza składająca się z więcej niż jednego pierwiastka i zachowująca typ struktury rozpuszczalnika

Roztwór stały – występuje w stanie stałym

rozmieszczenie atomów składnika rozpuszczonego w strukturze

krystalicznej rozpuszczalnika jest przypadkowe (jak w roztworze ciekłym)

Roztwór substytucyjny (podstawieniowy) – atomy pierwiastka rozpuszczonego zajmują położenia atomów rozpuszczalnika w strukturze krystalicznej

Roztwór stały międzywęzłowy – średnica atomu składnika jest dużo mniejsza niż średnica atomu rozpuszczalnika

Roztwór stały ciągły – składniki rozpuszczają się w sobie w dowolnych proporcjach

Wakancje – puste (nie obsadzone) miejsce w strukturze krystalicznej

Dyslokacje są defektami liniowymi - poza niewielkim obszarem wokół

linii zwanej linią dyslokacji, struktura krystaliczna jest doskonała

Dyslokacja jest granicą oddzielającą część kryształu w której nastąpiło

odkształcenie trwałe (przemieszczenie atomów) i część jeszcze nieodkształconą

Krawędziowa - przemieszczenie atomów następuje w kierunku prostopadłym do krawędzi dyslokacji, linia dyslokacji jest krawędzią kończącej się w krysztale płaszczyzny atomowej

Śrubowa – przemieszczenie atomów następuje w kierunku równoległym do krawędzi dyslokacji, może być prawoskrętna (dodatnia) i lewoskrętna (ujemna) tak jak śruba

Gęstość dyslokacji – suma długości linii dyslokacji w jednostce objętości materiału m/m3, w metalach powyżej 10¹⁰

System poślizgu – nazywamy Płaszczyznę poślizgu i leżący w niej kierunek poślizgu.

Monokryształ - Materiał składający się z jednego kryształu (ziarna), jednego ułożenia atomów, jego uzyskanie jest trudne i kosztowne bo materiał musi być chemicznie jednorodny oraz monokryształ powstaje przy bardzo wolnym chłodzeniu

Kryształ – ciało stałe o regularnym i powtarzalnym ułożeniu atomów, cząsteczek lub jonów

Ziarno – pojedynczy kryształ w polikrystalicznej strukturze stopu

Granica ziarn – powierzchnia styku sąsiednich kryształów (ziarn), jest strefą niedopasowania krystalicznego między sąsiednimi ziarnami

Dwie części kryształu są bliźniakami gdy jedna z nich jest lustrzanym odbiciem drugiej w pewnej płaszczyźnie krystalograficznej.

Umocnienie, Wytrzymałość materiału krystalicznego można zwiększyć (spowodować umocnienie) przez wytworzenie w nim przeszkód dla ruchu dyslokacji

Mechanizmy umocnienia

roztworowe (wytworzenie roztworu stałego np. w stali)

dyslokacyjne (odkształceniowe)

wydzieleniowe (węgliki w stali) lub cząstkami fazy dyspersyjnej

rozdrobnienie ziarn. Zachodzi odwrotnie proporcjonalna zależność

pomiędzy pierwiastkiem kwadratowym z powierzchni ziarna a granicą plastyczności

Umocnienie roztworowe - Dyslokacje (defekt liniowy) oddziałują z atomami rozpuszczonymi (defekt zerowymiarowy),

Już przy małej zawartości domieszki występują duże zmiany właściwości, np. granicy plastyczności Re , twardości.

Umocnienie odkształceniowe

Dyslokacje z przecinających się płaszczyzn poślizgu spiętrzają się i gromadzą – umocnienie odkształceniowe

Może utrudniać walcowanie cienkich blach – naprężenie płynięcia plastycznego rośnie

Anizotropia – zależność właściwości materiału od kierunku ich badania

Segregacja – niejednorodność składu chemicznego materiału spowodowana powolnością dyfuzji (reakcji) lub oddziaływaniem z atomami domieszki

Wydzielenie – wytworzenie się nowej fazy z roztworu przesyconego

Żelazo (iron) 7,8 g/cm3

Struktura RPC (odmiana alotropowa Fe-α) do temperatury 912ºC (G)

Powyżej temperatury 912 do 1394ºC (N) struktura RSC (odmiana alotropowa Fe-γ) ma mniejszą energię

Od temperatury 1394ºC do temperatury topnienia występuje struktura RPC oznaczana Fe-α(δ) – odmiana alotropowa δ

Żelazo δ nie ma zastosowania w technice dlatego na wykresie Fe-Fe3C często pomija się punkty BHJN

Poniżej temperatury 770ºC jest ferromagnetyczne, powyżej – paramagnetyczne (nieużywane oznaczenie β)

Likwidus – krzywa ABCD na dwuskładnikowym wykresie fazowym powyżej której występuje tylko ciecz

Solidus – krzywa AHJECF na dwuskładnikowym wykresie fazowym poniżej której stabilne są tylko fazy stałe

Stal – stop zawierający więcej żelaza niż jakiegokolwiek innego pierwiastka, mniej niż 2% węgla (E) oraz inne pierwiastki (stopowa więcej niż niestopowa). Stal niestopowa

zawiera mniej niż, np.

0,3% każdego z pierwiastków takich jak: Al, Co, Cr, Ni, W

0,1% każdego z pierwiastków: Bi, La (każdy), Se, Te, V

Stopy żelaza z węglem o składzie na prawo od zawartości węgla dla punktu E nazywamy surówkami lub żeliwami

Roztwór stały – wszystko jest w stanie stałym

Przemiany w stopach Fe-Fe3C przy stałej temperaturze

Perytektyczna (J) 1495ºC

δ_H + L_B ↔ γ_J

Eutektyczna (C) 1148ºC

L_C↔ γ_E + Fe₃C

Eutektoidalna (S) 727ºC

γ_S ↔ α_P + Fe₃C

Ferryt (α) - Międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie α lub δ (ferryt wysokotemperaturowy) o strukturze RPC

Austenit (γ) - Międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie γ o strukturze RSC, Rozpuszczalność węgla w austenicie jest znacznie większa niż w ferrycie bo luka oktaedryczna jest większa

Cementyt Fe3C

Węglik żelaza o rombowej strukturze krystalicznej

Zawartość węgla 6,67% nie zależy od temperatury i wynika ze wzoru stechiometrycznego

Pierwszorzędowy (pierwotny) wydziela się z cieczy o składzie nadeutektycznym

Drugorzędowy (wtórny) wydziela się z austenitu z powodu zmniejszania rozpuszczalności węgla wzdłuż krzywej ES

Trzeciorzędowy – wydziela się z ferrytu gdyż rozpuszczalność węgla zmniejsza się wzdłuż krzywej PQ

Perlit

Mieszanina eutektoidalna ferrytu, (P) o zawartości 0,0218%C, i cementytu

Zawiera 0,77%C

Struktura o budowie płytkowej, podobnie jak eutektyka

Składa się z na przemian ułożonych płytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości płytek 8:1

Żeby w metalu nie zaszła krystalizacja należy go chłodzić z prędkością większą od 106K/s

Krystalizacja – tworzenie kryształów (ziarn) przy zmianie stanu z ciekłego na stały

Wyroby z metali (stopów) odlane są

odlewami – mają formę wyrobu końcowego, strukturę i właściwości

materiału determinuje odlewanie

wlewkami – mają proste kształty i są następnie przerabiane plastycznie

(walcowane lub kute) – struktura wyrobu powstaje w wyniku dalszej

obróbki, zależnej od struktury odlewu

Wzrost kryształów w warunkach

zbliżonych do równowagi

Temperatura cieczy jest wyższa od temperatury krystalizacji

Temperatura kryształów jest niższa od temperatury krystalizacji

ciepło krystalizacji (topnienia) jest odprowadzane przez kryształy do otoczenia

Kryształy wypukłe nie są trwałe gdy wokoło jest ciecz o temperaturze większej

Front krystalizacji (granica pomiędzy fazą ciekłą i stałą) jest płaski (bez występów).

Segregacja - Niejednorodny skład stopu powstający w warunkach

innych niż równowagowe

Mikrosegregacja – występuje w małej skali, spowodowana jest tworzeniem dendrytów podczas krystalizacji,jest przyczyną występowania kruchości na gorąco – obszary

dendrytyczne topią się przy niższej temperaturze niż solidus

Makrosegregacja – różnice w składzie pomiędzy częścią środkową i przypowierzchniową wlewka lub odlewu,

Można wyróżnić trzy strefy kryształów: zamrożonych – cienka warstwa najbliżej formy, małe kryształy o przypadkowej orientacji, czyste chemicznie i kolumnowych (iglastych, słupkowych) – wydłużone w kierunku odprowadzania ciepła, w strukturach RPC i RSC kierunek <100>

kryształów jest zgodny z kierunkiem przepływu ciepła i równoosiowych (wolnych) – w środkowej części odlewu najwolniej stygnącej, duże kryształy o przypadkowej orientacji.

W górnej części wlewka, przy krzepnięciu materiału, powstaje pusta przestrzeń nazywana jamą skurczową.

Klasyfikacja przemian

Strukturalnych: dyfuzyjne – w przypadku migracji atomów w materiale – konieczne powolne zmiany temperatury, bezdyfuzyjne – niewielkie uporządkowane przemieszczenia atomów względem położeń wstępnych – wzrost (przebudowa) kryształów z prędkością dźwięku.

Przemiany dyfuzyjne w stalach

Austenityzacja – przemiana perlitu w austenit

Podczas przemian przechłodzonego austenitu mogą powstawać różne struktury w wyniku dyfuzyjnych przemian

perlitycznej – perlit, grubopłytkowy lub drobny

bainitycznej – bainit

Dodatkowe oznaczenia

A1 – PSK, Ac1 – przemiana przy nagrzewaniu

A3 – GSK, Ar3 – przemiana przy chłodzeniu

Acm – SE

Wykresy CTP

Czas (logarytm) Temperatura Przemiana

Określa ułamek objętości tworzącej się fazy w funkcji czasu dla przemian zachodzących w warunkach innych niż warunki równowagi fazowej (szybkie chłodzenie)

Krzywe początku, końca i 50% przemiany

Kształt litery C – lustrzane odbicie krzywej krystalizacji

Zarówno przy małym jak i dużym przechłodzeniu czas do rozpoczęcia przemiany jest długi

CTPi dla izotermicznego chłodzenia materiału

CTPc ciągłego chłodzenia materiału

ważniejsze podczas produkcji

w stosunku do wykresów CTPi są przesunięte w prawo i w stronę

niższej temperatury

Bainit – mieszanina ferrytu przesyconego węglem i węglików, mikrostruktura iglasta.

Martenzyt zawiera tyle samo węgla ile zawierał austenit, z którego martenzyt powstał

Martenzyt – przesycony roztwór stały węgla w żelazie α o sieci tetragonalnej przestrzennie centrowanej, mikrostruktura iglasta, ma strukturę żelaza α zdeformowaną przez nadmiar atomów węgla. Parametry sieci zależą od zawartości węgla c/a=1+0,045*(%C)

Przemiana martenzytyczna zachodzi również w niektórych metalach, ich stopach, materiałach ceramicznych i polimerach.

Zabiegi i operacje obróbki cieplnej

Nagrzewanie (heating) – ciągłe zwiększanie temperatury

Podgrzewanie – jeden z etapów stopniowego zwiększania temperatury

Wygrzewanie (soaking) – wytrzymywanie materiału przy stałej, podwyższonej temperaturze

Chłodzenie – przyspieszone obniżanie temperatury z użyciem ośrodka

Studzenie – powolne obniżanie temperatury materiału na wolnym powietrzu lub razem z piecem

Przechłodzenie – obniżenie temperatury tak, aby przemiana rozpoczęła się przy temperaturze niższej niż równowagowa

Hartowanie – nagrzewanie, wygrzewanie i szybkie obniżenie temperatury (od kilkudziesięciu do kilkuset stopni na sekundę) w celu uzyskania struktury martenzytycznej

Wymrażanie – zmniejszenie temperatury stali poniżej zera stopni Celsjusza w celu zakończenia przemiany martenzytycznej (Mf)

Wyżarzanie – nagrzanie materiału, wygrzanie i studzenie w celu uzyskania stanu równowagi termodynamicznej

Odpuszczanie stali zahartowanej – nagrzanie, wygrzanie (w celu usunięcia naprężeń hartowniczych i zwiększenia plastyczności) i powolne chłodzenie

Przesycanie – ujednorodnienie roztworu stałego i szybkie chłodzenie w celu zatrzymania zbyt dużej liczby atomów rozpuszczonych w roztworze

Starzenie – naturalne lub przyspieszone doprowadzenie do uzyskania wydzieleń w przesyconym roztworze.

Odpuszczanie stali niestopowej

Pierwsze stadium odpuszczania (100-200ºC) ↓

zmniejsza się zawartość węgla w martenzycie i stosunek parametrów sieci c/a

powstają dyspersyjne węgliki przejściowe, np. Fe2C, które umacniają stal

generalnie wytrzymałość stali zmniejsza się

Drugie stadium odpuszczania (200-350ºC) ↑

austenit szczątkowy przemienia się w ferryt i cementyt

następuje umocnienie stali

Trzecie stadium odpuszczania (250-400ºC) ↓↓

rozpuszczanie się węglików przejściowych i tworzenie cementytu

zmniejsza się zawartość węgla w martenzycie

dyslokacje mogą się przemieszczać

wytrzymałość stali zmniejsza się znacznie

Czwarte stadium odpuszczania (400-727ºC) ↓↓

koagulacja (łączenie się cząstek dyspersyjnych w wyniku czego

powstają kryształy odrębnej fazy) i sferoidyzacja cząstek cementytu

rekrystalizacja (tworzenie nowych ziarn o mniejszej gęstości dyslokacji) osnowy

znacznie zmniejsza się wytrzymałość stali

Hartowność - Miara mozliwości wytworzenia w stali struktury

martenzytycznej podczas hartowania

Średnica krytyczna – największa średnica pręta hartującego się na wskroś (min 50% martenzytu w osi pręta.

Stopy żelaza z węglem

Żelazo (czyste) techniczne – zawiera mniej niż 0,05%C

Stale (steel) – do około 2% węgla z przeznaczeniem do obróbki plastycznej

Staliwa (cast steel) – jak stale lecz w stanie odlewanym

W stalach i staliwach węgiel występuje w postaci cementytu

Surówki białe (white pig iron) – powyżej 2% węgla w postaci cementytu

Surówki szare (grey …) – węgiel w postaci grafitu

Żeliwa (szare, białe) (cast iron) – surówki przetopione w żeliwiaku.