Ferryt(α)-między węzłowy roztwór stały węgla w żelazie Fe o strukturze A2 o max rozpuszczalności węgla 0,0218% w tem. 727*c.

Wysokotemperaturowy ferryt(γ)-to roztwór stały węgla w wysokotemperaturowej odmianie żelaza alfa.Wykazuje on większą rozpuszczalność węgla niż ferryt alfa (do 0,09%) ma również większy parametr sieci niż ferryt alfa.

Austenit(V)-międzywęzłowy roztwór węgla w żelazie Fe o strukturze A1 o max rozpuszczalności węgla 2,11% w tem 1148*c. W warunkach równowagi nie może istnieć poniżej temeratury (727C).

Cementyt-węglik żelaza Fe₃C złożona faza międzywęzłowa o budowie sieci rombowej.

Cementyt Pierwotny- pierwszo rz.I –wydzielony z fazy ciekłej podczas chłodzenia w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w cieczy – linia DC.

Cementyt Wtórny- drugo rz.II –wydzielony z austenitu na skutek malejącej w nim rozpuszczalności podczas obniżania tem – linia ES

Cementyt trzeciorzędowy III – wydzielony z ferrytu na skutek malejącej w nim rozpuszczalności podczas obniżania tem – linia PQ

Ledeburyt –mieszanina austenitu z cementytem powstająca z cieczy o składzie eutektycznym (4,3%C) przy temperaturze 1148 °C. Bezpośrednio po utworzeniu zawiera 48% cementytu i 52% austenitu o składzie 2,11%C. W trakcie chłodzenia w zakresie temperatur 1148÷727 °C z austenitu ledeburytycznego wydziela się cementyt.

Ledeburyt przemieniony - austenit ledeburytyczny o składzie 0,77%C ulega przemianie euktektoidalnej. Z tego powodu ledeburyt przemieniony jest to mieszanina perlitu i cementytu. Podczas chłodzenia ledeburyt jest stabilny do temperatury 727 °C, poniżej której rozpada się austenit. Ledeburyt przechodzi wtedy w ledeburyt przemieniony.

1.Podeutektyczna 2,11%<C<4,3%

L_C+γE 1148*c (γE+Fe₃C)+ γE+Fe₃C₀

_Ledeburyt

2. Eutektyczna C=4,3%

L_C (γE+Fe₃C) Ledeb. L→ α+ β ledeb.

L→ α+ β ledeb.

Zach. W temp1148.Jest przemianą w ktorej udzial biorą 3 fazy.podczas przem. W czasie faza stala zm.sie w 2 fazy stale jednocz.

3.Nadeutektyczna 4,3%<C<6,67%

Lc+Fe₃C₁( γE+Fe₃C)+Fe₃C₁

Przemiana eutektoidalna – odwracalna przemiana fazowa w wyniku, której przy chłodzeniu z fazy stałej o składzie eutektoidalnym wydziela się mieszanina dwóch faz stałych.

Przemiana w której biorą udział trzy fazy. Podczas chłodzenia faza stała przemienia się w dwie inne fazy stałe jednocześnie. γ → α + β

γ _s727*c (α_p +Fe₃C) Perlit

Przemiana perytektyczna – odwracalna przemiana fazowa, w wyniku której przy chłodzeniu z cieczy i fazy stałej o składzie perytektycznym wydziela się nowa faza stała. Przemiana podczas której w czasie chłodzenia dwie fazy (jedna z nich ciekła) przemieniają się w jedną fazę stałą. L + α → β

Żeliwo – odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 4,3% węgla w postaci cementytu lub grafitu.

Osnowa Metaliczna: Ferrytyczna, Ferrytyczno-Perlityczna , Perlityczna

Postać Cząsteczek Grafitu: Płatkowa, Kłaczkowa, Sferoidalna

Grafityzacja

Bezpośrednia-proces tworzenia się grafitu bezpośrednio z cieczy

Pośrednia-proces tworzenia się grafitu podczas krzepnięcia lub w stanie stałym z rozpadu cementytu Fe₃C 3Fe+grafit

Podział żeliw Węglowych:

1.Żeliwa białe-żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu. Jest to żeliwo kruche i nieobrabialne, nie nadaje się na części konstrukcyjne. Jest materiałem wyjściowym do otrzymywania żeliwa ciągliwego. odlewy o dużej odporności na ścieranie, np. na dysze do piaskownic.

2.Żeliwa Szare-żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu, przy czym ilość węgla związanego w cementycie nieprzekracza ilości węgla w perlicie (0,77%C).

a) Ż Zwykłe-zawiera grafit płatkowy różnej wielkości. części maszyn narażone na obciążenia zmienne, bloki cylindrowe, głowice, tłoki, bębny hamulcowe, wały korbowe

b) Ż Sferoidalne- zawiera grafit sferoidalny-kulisty. Uzyskuje się je w wyniku modyfikowania żeliwa o tendencji krzepnięcia jako szare, lecz o bardzo małym stężeniu siarki i fosforu. części maszyn narażone na znaczne obciążenia zmienne i odporne na ścieranie, takie jak: wały korbowe, wałki rozrządcze, cylindry, pierścienie tłokowe, koła zębate, wrzeciona, korpusy, ruchome części silników spalinowych i sprężarek, turbin, korpusy pras hydraulicznych

c) Ż Ciągliwe- zawiera grafit postrzępiony-kłaczkowy. Otrzymane w wyniku długotrwałego wyżarzania żeliwa białego. Grafit powstaje dopiero podczas wyżarzania grafityzującego. Jest to tak zwana grafityzacja wtórna, czyli rozpad powstałego już cementytu. Posiada bardzo dobre własności wytrzymałościowe, porównywalne do żeliwa sferoidalnego i stali. sprzęt motoryzacyjny- części hamulców, opaski resorów, panewki łożysk, części maszyn rolniczych, maszyn do szycia.

Żeliwo ciągliwe jest materiałem, uzyskiwanym przez obróbkę cieplna żeliwa białego. Przez długotrwałe wyżarzanie żeliwa białego można, w pewnych zakresach temperatur, uzyskać rozpad cementytu pierwotnego i wydzielenie grafitu w charakterystycznej skupionej postaci - tzw. węgla żarzenia. W zależności od sposobu prowadzenia wyżarzania grafityzującego rozróżnia się:

1 żeliwo ciągliwe białe- otrzymywane po wyżarzaniu żeliwa białego w atmosferze utleniającej, powodującej wypalenie węgla.

2 żeliwo ciągliwe czarne- otrzymywane po wyżarzaniu żeliwa białego w atmosferze obojętnej, doprowadzając proces grafityzacji do końca, tzn. rozpadu cementytu zawartego w perlicie;

3 żeliwo ciągliwe perlityczne- otrzymywane po wyżarzaniu żeliwa białego w atmosferze obojętnej bez doprowadzenia procesu grafityzacji do końca, tzn. tylko rozpadu cementytu pierwotnego i wtórnego, znajdujących się w stanie równowagi z austenitem.

Stal Węglowa - jest to obrobiony plastycznie i cieplnie obrabialny techniczny stop żelaza z węglem zawierający poniżej 2,11%C otrzymywany w procesach stalowniczych ze stanu ciekłego.

Wpływ procentowej zawartości węgla na Stal Węglową.

Jeżeli stal zawiera mniej niż 0,8% C, to jej struktura składa się ferrytu i perlitu. Struktura stali zawierającej 0,8% C składa się tylko z perlitu, natomiast w stali o zawartości powyżej 0,8% C oprócz perlitu występuje również cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ściśle ze zmianą własności mechanicznych. Zwiększenie zawartości węgla zwiększa wytrzymałość na rozciąganie R_m i zmniejsza plastyczność stali. Maksymalną wytrzymałość osiąga stal przy zawartości ok. 0,85% węgla. Przy większej zawartości węgla wytrzymałość zmniejsza się na skutek pojawiania się coraz większej ilości cementu wtórnego, który wydziela się na granicach ziaren. Zwiększenie zawartości węgla, oprócz obniżenia własności plastycznych, pogarsza również własności technologiczne stali węglowej; szczególne znaczenie ma pogorszenie spawalności.

Stal konstrukcyjna – stal używana do budowy konstrukcji stalowych, części urządzeń i maszyn o typowym przeznaczeniu.

Stal narzędziowa – stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną.

Stal o szczególnych właściwościach – stal przeznaczona do specjalnych zastosowań. Stale specjalne zawierają dużą ilość dodatków stopowych, wymagają bardzo skomplikowanej obróbki cieplnej oraz wysokiego reżimu obróbki i montażu.

Stal Stopowa- obrobiony plastycznie i cieplnie obrabialny techniczny stop żelaza z węglem zawierający poniżej 2,11%C otrzymywany w procesach stalowniczych ze stanu ciekłego, zawierający oprócz węgla również inne pierwiastki dodawane w celu otrzymania określonych właściwości.

Postacie występowania dodatków stopowych:

+w roztworach stałych, rozpuszczają się w ferrycie lub austenicie

+w fazach międzywęzłowych, tworzą węgliki, azotki , węglikoazotki

+w fazach międzymetalicznych łącząc się z żelazem lub z innymi dodatkami +wtrącenia niemetaliczne tworzą związki z domieszkami lub zanieczyszczeniami ( tlenki, siarczki)

+stan wolny pierwiastka nie rozpuszczają się w ogóle w osnowie lub ich rozpuszczalność jest bardzo mała

Dodatki stopowe mające wpływ na właściwości mechanicznych takie jak:

- twardość – Si, Mn, Cr, Ni, W, V, Co, Mo, Cu, P;

- wytrzymałość – Cr, Si, Mn, Ni, W, V, Co, Mo, Cu, P;

- granicę plastyczności – Si, Cr, Cu, Mn, Ni, W, V, Co, Mo;

- wydłużenie – Mn, Ni;

- przewężenie – Ni;

- udarność – Ni, V, Mo;

- sprężystość – Si, Mn, Cr, V;

- żarowytrzymałość – Ni, W, V, Co, Mo, Si, Cr, Ni.

Dodatki stopowe mające wpływ na inne właściwości takie jak:

- węglikotwórczość –V, Mo, Cr, W;

- odporność na zużycie – W, Co, V, Mo, Cr;

- odporność na korozję – Cr, Ni, V, Cu;

- hartowność – Ni, Mn, W.

Stale stopowe konstrukcyjne - Stale konstrukcyjne to stale średniowęglowe, gdzie minimalna zawartość węgla wynosi 0,25%, przeznaczone do ulepszania cieplnego. Główne własności, jakie powinny spełniać to możliwie duża wytrzymałość przy dość dobrej plastyczności. Wymienione właściwości można otrzymać po hartowaniu u wysokim odpuszczaniu. Aby zwiększyć hartowność wprowadza się dodatkowe pierwiastki stopowe i mogą to być: molibden, nikiel, mangan, chrom.

Stale konstrukcyjne stopowe dzielimy na: F - wanad H - chrom; G - mangan; J - aluminium; K - kobalt; M - molibden; N - nikiel; S - krzem; T - tytan; W - wolfram.

+Stale niskostopowe o podwyższonych właściwościach;

+Stale do nawęglania;

+Stale do azotowania;

+Stale sprężynowe

+Stale na łożyska toczne.

Stale stopowe o szczególnych właściwościach:

+Stal odporna na korozję chrom , aluminium i krzem

+Stal chromowa zawierająca 13-14% chromu lub ok. 17% chromu przy zawartości < 0,1% węgla +Stal chromowo-niklowa zawiera do 0,1% C oraz dodatki stopowe : maks. 2%molibdenu , do 24% chromu , od 28% niklu , 1,5-2,5 % miedzi do 5% molibdenu

+Stal żaroodporna i zaworowa chrom , krzem , oraz aluminium

Stale narzędziowe stopowe- stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną przy narzędziach mało odpowiedzialnych oraz użycie odpowiednich dodatków stopowych połączone z odpowiednią obróbką cieplną w przypadku odpowiedzialnych narzędzi. chrom, wanad, wolfram oraz molibden.

1. Narzędziowe niestopowe(węglowymi) są stalami do pracy na zimno. Obejmują sześć gatunków o wzrastającej zawartości węgla od 0,42 do 1,25%, przecinaki, młotki, siekiery, frezy, wiertła, narzynki, gwintowniki

2. Narzędziowe stopowe do pracy na zimno węgiel zawarty jest w szerokich granicach od 0,3 do 2,3%, a dodatkami stopowymi tych stali są chrom do 17%, molibden do 1,3%, wanad do 1,0%, wolfram do 2,2% i nikiel do 4,3, a także mangan do 2,5 i krzem do 1,0%. płyty tnące do wykrojników, pierścienie do przeciągania,rolki do walcowania i wytłaczania, sprawdziany

3. Narzędziowe stopowe do pracy na gorąco przeznaczone na narzędzia, których temperatura powierzchni nagrzewa się powyżej 200°C i jednocześnie narażone są na częste i nagłe zmiany temperatury, gatunki tych stali mają zbliżoną średnią zawartość węgla, w granicach od 0,25 do 0,60% i należą do średniostopowych i wysokostopowych, z udziałem chromu (do 5,5%), molibdenu (do 3,2%) i wanadu (do2,1%), krzemu (do 1%), w niektórych gatunkach; wolframu (do 9,5%), kobaltu (ok. 4,5%) i niklu (do 2%)

4. Szybkotnące stosowane są na narzędzia skrawające pracujące w bardzo ciężkich warunkach; dużych szybkościach skrawania i dużych przekrojach wióra, dzięki zdolności zachowania twardości, odporności na ścieranie do temperatury 600°C. stale szybkotnące mają wysokie stężenie węgla (0,77 – 1,4%) i dodatki stopowe przede wszystkim; wolfram - do 18%, molibden - do 8,7%, wanad - do 4%, chrom ok. 4%, a kilka z nich kobalt do 10%.

Hartowanie - austenizowanie i następnie oziębianie stali w celu uzyskania struktury martenzytycznej lub bainitycznej odznaczającej się wyższą niż w stanie wyjściowym twardością i wytrzymałością oraz mniejszą plastycznością. Hartowanie przeprowadza się stosując środki chłodzące takie jak woda, oleje hart., sole hart., gazy azot, hel, argon.

Hartowanie Martenzytyczne- hart. z zastosowaniem oziębiania z szybkością większą od krytycznej w celu wytworzenia martenzytu jako przeważającego składnika strukturalnego.

Hartowanie Bainityczne- hart. z zastosowaniem oziębiana z szybkością mniejszą od krytycznej lecz dostatecznie wysoką dla wytworzenia bainitu jako przeważającego składnika struktury.

Austenizowanie- to nagrzewanie elementu do tem. O 30-50*C powyżej tem. Odpowiadającej przemianom A₃-A₁ i wygrzanie w tej tem. Przez odpowiedni okres czasu.

Odpuszczanie- wygrzewanie uprzednio zahartowanego elementu w tem. Poniżej A₁ a następnie oziębienie.

Celem ODP.- jest uzyskanie zmiany struktury a w efekcie zmiany właściwości:

+usunięcię naprężeń hartowniczych

+poprawienie ciągliwości i zmniejszenie kruchości kosztem jednak zmniejszenia twardości

Odpuszczanie Niskie- wygrzewanie w do 250*C w czasie 1-3h z chłodzeniem z dowolną szybkością

Oduszczenie Średnie- wygrzewanie w zakresie 250-500*C w czasie 1-3h i oziębianie z określoną szybkością chłodzenia

Odpuszczanie Wysokie- wygrzewanie w zakresie 500-A₁ w czasie 1-3h i oziębianie z określoną szybkością

Wyżarzanie Normalizujące- nagrzanie stali do tem. 30-50*C powyżej A₃-A_cm wygrzaniu w tej tem. z następnym studzeniem w spokojnym powietrzu.

Cel: uzyskanie jednolitej drobnoziarnistej struktury i związane z tym polepszenie właściwości plastycznych oraz usunięcie naprężeń wewnętrznych.

Cechy przemiany martenzytycznej w porównaniu do przemiany perlitycznej

+Przemiana Martenzytyczna

Zachodzi przy bardzo dużym przechłodzeniu austenitu lub przy bardzo dużej szybkości chłodzenia przy czym tem początku przemiany niezalerzy od szybkości chłodzenia.

Przebiega w warunkach ciągłego chłodzenia w zakresie tem. M_S-M_r (M_S-200-250*C).

Jest przemianą bezdyfuzyjną.

Zachodzi w wyniku przebudowy sieci przestrzennej żelaza γ (austenitu) na sieć żelaza α (ferrytu) bez zmiany koncentracji węgla w roztworze stałym.

+Przemiana Perlityczna

Zachodzi poniżej tem. A₁ przy powolnym chłodzeniu lub niewielkim przechłodzeniu austenitu.

Jest przemianą dyfuzyjną. Przemiana austenitu zachodzi stopniowo.

Mosiądz-stop miedzi i cynku, zawierający do 30% cynku. Może zawierać dodatki innych metali, takich jak ołów, aluminium, cyna, mangan, żelazo, chrom oraz krzem. Topi się w temp. poniżej 1000 °C (zależnie od gatunku). Powyżej temperatury 907 °C główny składnik stopowy mosiądzu tj. cynk zaczyna parować powodując tworzenie się zgaru. Wyroby artystyczne, rury, taśmy do chłodnic, śruby, śruby okrętowe, elementy ślizgowe, łożyska.

Mosiądze dwuskładnikowe:

Mosiądze ołowiowe – zawierające dodatki ołowiu.

Mosiądze specjalne – zawierają dodatki takich pierwiastków jak cyna, aluminium, mangan, żelazo, krzem lub nikiel.

Mosiądze wysokoniklowe – to stopy miedzi 60%, cynku 10-30% i niklu 8-30%.

Wys. Właściwości mech., dobra podatność na obróbkę plastyczną na zimno,gorąco i odporność na korozję. Zastosowanie przemysł mechaniczny, elektrochem., precyzyjnym, chemicznym i architekturze.

Stopy miedzi są oznaczone z wykorzystaniem symboli pierwiastków chem.- na początku znaku jest symbol miedzi Cu po nim kolejno symbole i średnie stężenie głównych pierwiastków stopowych np. CuZn₄₀Mn₃Al

Brązy – stopy miedzi z cyną lub innymi metalami i ewentualnie innymi pierwiastkami, w których zawartość miedzi zawiera się w granicach 80-90% wagowych.

Wysoka odporność na korozję atmosfery przemysłowej i wody morskiej.

Dobre właściwości mechaniczne, Stosowane w przemyśle chemicznym, papierniczym, przemysł okrętowy, elementy kontrolno pomiarowe, siatki, sprężyny, tuleje, łożyska ślizgowe.

Brąz cynowy - Zawiera od 1% do 9% : Ma barwę szarą, której intensywność wzrasta wraz z zawartością cyny. używane są na elementy sprężyste, trudno ścieralne, a przy większej zawartości ołowiu na tuleje i panwie łożyskowe, monety, elementy pracujące w wodzie morskiej, armaturę.

Brąz aluminiowy - Zawiera od 4% do 11% aluminium. stosowane są na części do przemysłu chemicznego, elementy pracujące w wodzie morskiej, monety, styki ślizgowe, części łożysk, wały, śruby, sita.

Brąz berylowy - Zawiera od 1,6% do 2,1% berylu. stosowane są na sprężyny, elementy aparatury chemicznej, elementy żaroodporne, np. gniazda zaworów, narzędzia nieiskrzące.

Brąz krzemowy - Zawiera 2,7% do 3,5 i 1,0% do 1,5% . Stosowany jest na siatki, elementy , elementy w przemyśle chemicznym, elementy odporne na ścieranie, konstrukcje spawane.

Brąz manganowy - zawiera 11,5% do 13% manganu i 2,5% do 3,5% niklu. Stosowany na oporniki wysokiej jakości.

Aluminium – glin o czystości technicznej, zawierający różne ilości zanieczyszczeń, zależnie od metody otrzymywania. W wyniku rafinacji elektrolitycznej otrzymuje się aluminium zawierające ok.99,95% Al. Gęstość 2,7g/cm³ a tem. topnienia 660,4*C Wykazuje wysoką przewodność elektryczną i cieplną. Jest odporne na korozję dzięki pokrywaniu się tlenkiem aluminium AL₂O₃ Stopy aluminium zawierają zwykle do ok. 20% pierwiastków.

Aluminium Hutnicze-(technicznie czyste) stosowane do produkcji stopów oraz produktów codziennego użytku, stosowane w urządzeniach dla przemysłu spożywczego, przewody elek., wymienniki ciepła, budownictwo, a w postaci foli na opakowania artykułów spożywczych.

Aluminium Rafinowane-(o wysokiej czystości) stosowane w elektronice i elektrotechnice oraz do budowy specjalnej aparatury chemicznej.

Przesycanie -polega na nagrzaniu stopu do temperatury powyżej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze stałym. W wyniku przesycania poprawiają się właściwości plastyczne natomiast zmniejsza się wytrzymałość i twardość.

Starzenie- polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego do temperatury poniżej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu. Podczas procesu z roztworu przesyconego wydziela się składnik znajdujący się w nadmiarze w postaci drobnodyspersyjnych faz. Jeżeli proces starzenia zachodzi w temperaturze pokojowej to nosi nazwę starzenia samorzutnego lub naturalnego. Starzenie powoduje poprawę właściwości wytrzymałościowych i twardości oraz pogorszenie plastyczności.

Modyfikacja stopów Al-Si – Siluminy –mają dobre właściwości odlewnicze: dobra lejność, niski skurcz odlewniczy, niska skłonność do pęknięć. Poddaje się je modyfikacji w celu rozdrobnienia struktury – poprzez dodanie sodu 0,1 % tuż przed odlaniem do formy. AlSi11- skomplikowane odlewy, AlSi5Cu2- głowice silników spal, AlSi21CuNi-tłoki silników spal.

Stopy stosowane na łożyska ślizgowe

Stopy Ołowiu i Cyny- stosowane na stopy łożyskowe do wylewania panewek łożysk ślizgowych w silnikach spalinowych, turbinach, sprężarkach itp. Stopy te mają miękką plastyczną osnowę z cząstkami nośnymi twardych faz zapewniających wysoką odporność na ścieranie. Najlepsze właściwości wykazują stopy na osnowie cyny zawierające 7-13% Sb, 3-7% Cu, 1,2% Cd, zwane Babitami Cynowymi. Wymagania stawiane stopom: dobra smarowność ,wysoka odporność korozyjna ,niewrażliwość na zacieranie się ,dobre przewodnictwo cieplne ,odporność na ścieranie i mały współczynnik tarcia ,dobra plastyczność i wytrzymałość na ściskanie ,odporność na zmęczenie i duża udarność ,dobre własności odlewnicze Przykłady stopów: SnSb₈Cu₃ lub SnSb_llCu₆ zawierające 80 ÷ 90 [%] cyny, 4 ÷ 13 [%] antymonu i 3 ÷ 6 [%] miedzi.