METALE NASA TEAM

1. Co to znaczy, że metale i ich stopy są materiałami sprężysto-plastycznymi ?

To znaczy że metale przekraczając granicę plastyczności nie ulegają od razu zniszczeniu tylko dalej odkształcają sie plastycznie do granicy wytrzymałości. Przedtawia to wykres naprężenie-odkształcenie.

2. Co rozumiesz przez umocnienie metali i stopów ?

Zwiększenie właśności wytrzymałościowych (granicy plastyczności, wytrzymałości i twardości).

3. Na czym polega ogólna zasda umacniania materiałów metalowych ?

Polega na blokowaniu dyslokacji.

4. Co to jest roztwór stały, a co różnowęzłowy ?

Roztwór stały międzywęzłowy ­– to taki roztwór, w którym atomy rozpuszczone zajmują przestrzń pomiędzy atomami węzłowymi

Roztwór stały różnowęzłowy – to taki roztwór, w którym atomy rozpuszczone lokują się w węzłach rozpuszczalnika.

5. Opisz krótko (lub zilustruj w tabelce) co dzieje się podczas ogrzewania metalu uprzednio odkształconego przez zgniot na zimno

I zdrowienie – spadek naprężenia, zanikają defekty

II rekrystalizacja – spadek wytrzymałości

III rozrost ziaren - wytrzymałość bez zmian, ziarna rosną.

6. Dlaczego odbudowa struktury stopów odkształconych przez zgniot na zimno zachodzi zwykle w wyższej temperaturze niż w czystych metalach ?

Bo pierwiastki stopowe hamują dyslokację. Im mniej dyslokacji tym metal jest mniej podatny na odkształcenia. Trzeba bardziej podgrzać, aby stop mial slabsze wiązania. Pierwiastki stopowe także przesuwają krzywe „C”.

7. Co to jest obróbka cieplna metali i stopów ? Podaj ich klasyfikację.

Jest to zabieg technologiczny polegający na nagrzaniu obrabianego materiały do danej temperatury, przetrzymaniu w tej temperaturze, a następnie schłodzeniu z określoną szybkością. Klasyfikacja:

• wyżarzanie (rekrystalizacja)

• ulepszanie (hartowanie i odpuszczanie)

• utwardzanie (przesycanie i starzenie)

8. Jaki jest zasadniczy cel obróbki cieplnej znanej wyżarzaniem. Co znaczy termin że wyżarzanie stali należy do grupy obróbki cieplnje z przemianą fazową lub bez ? Podaj po 1 przykłądzie każdego z rodzajów wyżarzania.

Celem wyżarzania jest uzyskanie mikrostruktury możliwe jak najbliższej stanowi równowagi.

To znaczym, że może przebiegać w różnych temperaturách z przekrystalizacją bądż bez.

z przemianą fazową – sferoidalne, zupełne, normalizujące

bez przemiany fazowej – ujednoradniające, rekrystalizujące, odprężające

9. Co to jest nawęglanie stali ? Dlaczego do nawęglania stosuje się stale niskowęglowe lub niskostopowe i czy nawęglanie samo w sobie jest zabiegiem wystarczającym podczas tego rodzaju obróbki cieplno-chemicznej ?

Nawęglanie – dyfuzyjne nasycenie węglem stali niskostopowych w celu zwiększenia twardości, odporności na ścieranie, a nawet korozję ale tylko na powierzchni. Nawęglaniu poddaje się stale niskowęglowe aby zachować plastyczny rdzeń a uzyskać twardą powierzchnie. Po nawęglaniu trzeba metal zahartować żeby zabezpieczyć nawęgloną warstwę.

10. Dlaczego do azotowania stosuje się stale średniowęglowe po ulepszeniu cieplnym ? Jaka jest temperatura azotowania ?

Po ulepszeniu cieplnym otrzymamy sztywny rdzeń który zabezpieczy warstwę azotowaną przed odłuszaniem. Nie można więc azotować niskowęglowych stali gdyż cienka warsta azotowana się odłuszczy. Temperatura azotowania 500-700°C lecz temp odpuszania przed azotowaniem powinna być 30°C wyższa od azotowania.

11. Co to jest ulepszanie cieplne, a co utwardzanie ?

Ulepszaniem cieplnym jest hartowanie wraz z średnim (300-500C) lub wysokim (500-700C) odpuszczaniem.

Utwardzaniem cieplnym jest hartowanie wraz z niskim (150-200C) odpuszczaniem.

12. Opisz krótko jak zmienia sie mikrostruktura i wlasności zahartowanej stali poprzez jej nagrzewanie ? Jak nzywamy obróbkę cieplną obejmująca hartowanie i średni lub wysokie odpuszczanie ?

Struktura zahartowanej stali zależy od szybkości chłodzenia. Może nastąpić przemiana perlityczna (szybkie chłodzenie austenitu), przemiana bainityczna (gdy w czasie izotermicznego chłodzenia zanika dyfuzja Fe a pozostaje jeszcze węgla) lub martenzytyczna (bardzo szybkie chłodzenie bez dyfuzji). Hartowanie i średnie lub wysokie odpuszczanie to ulepszanie cieplne. Struktura ferrytyczna jest bardziej plastyczna, a struktura perlityczna i martenzytyczna bardziej wytrzymałościowa.

13. Na czym polega róznica pomiedzy hartowaniem a przesycaniem ?

Podczas hartowania następuje przebudowa sieci. W procesie przesycania takowa przebudowa nie zachodzi.

14. Co oznacza termin utwardzanie cieplne, a co ulepszanie cieplne ?

Patrz pytanie 11

15. Co to jest stal i jak jej mikrostruktura oraz właściwości mechaniczne zależą od zawartości węgla i szybkości chłodzenia ?

Stal jest obrobionym plastycznie i cieplnie stopem żelaza z węgilem oraz innymi pierwiastkami o zawartości węgla poniżej 2%. Wraz ze wzrostem zawartości węgla gwałtownie maleje plastyczność przy równoczesnym wzroście twardości, wytrzymałości na rościąganie i granicy plastyczności. Dwie ostatnie mają maksimum w ok 1% zawartości węgla. Im szybciej chłodzimy tym więcej wytworzy sie martenzytu czyli zwiększy sie twardość.

16. Co rozumiesz przez przehartowalność ? a co przez utwardzalność stali ? Która ze stali: A – węglowa o zaw. 1,2%C, B- niskowęglowa niskostopowa zawierająca 0,3%C + 1%Cr + 1% Ni, będzie miała większą utwardzalność, a która większą przehartowalność i dlaczego ? Naszkicuj wykres zmian twardość w funkcji odległości od czołą próbki dla tych stali.

Przehartowalność – głębokość, na jaką można zahartować dany stop

Utwardzalność – maksymalna twardość jaką można uzyskać po zahartowaniu na martenzyt.

Próbka A będzie miała większa utwardzalność ze wzgledu na większa zawartość węgla, a przehartowalność próbka B, ze względu na obecność pierwiastków stopowych.

17. Jaką głowną rolę pęłnią mikrododatki w stali umacnianej metodą obróbki termoplastycznej ?

Rola:

• przeciwdziałają rozrostowi ziaren podczas obróbki plastycznej powyżej temp rekrystalizacji

• umacnia stal wydzielinowo tworząc węgliki, azotki, węglikoazotki

18. Co to są siluminy ? Co to jest modyfikacja i jaki jest cel modyfikacji siluminków pod-około-eutektycznych ?

Są to stopy odlewnicze aluminium z dodatkiem krzemu i innymi pierwiastkami. Odporne na korozję, o dobrej lejnośći, małym skurczu i małą skłonnością do pękania.

Modyfikacja jest zabiegiem, którego skutki są wiekszę niż wynikałoby to ze zmiany stanu technicznego. Modyfikację siluminów pod- i okołoeutektycznych stosuje się w celu poprawienia włanosći plastycznych – rozdrobnienie krzemu eutektycznego (za pomocą sodu lub strontu).

19. Co to sa są siluminy ? Co to jest modyfikacja i jaki jest cel modyfikacji siluminów nadeutektycznych ?

patrz 18.

Celem modyfikacji siluminów nadeutektycznych jest zmiana kształtu wydzieleń krzemu (za pomocą fosforu).

20. Co to jest żeliwo ? Podaj jego rodzaje i wskaż jak jego właściwosci zależą od mikrostruktury.

Żeliwo jest odlewniczym stopem żelaza z węglem oraz innymi pierwiastkami, gdzie zawartość węgla przekracza 2%. Krzepnie z przemianą eutektyczną.

Podział żeliw:

• szare (zwykłe, sferoidalne, modyfikowane, wernikularne)

• białe

• stopowe

Mikrostrukturę i własności żeliw charakteryzuje wielkość i rozmieszczenie grafitu, który ma wpływ na kruchość i plastyczność oraz rodzaj osnowy metalicznej. Przy większym udziale fazy ferrytycznej występuje większa plastyczność, a przy większym udziale perlity i jego dyspersji – większe własciwosci wytrzymałosciowe.

21. Co to jest żeliwo ciagliwe ? Jaka jest różnica miedzy obróbką cieplną prowadzącą do otrzymania żeliwa ciągliwego czarnego o osnowie ferrytycznej oraz tę stosowaną do otrzymania żliewa ciągliwego czarnego o osnowie perlitycznej ?

Żeliwo ciągliwe jest to żeliwo białe po wyżarzaniu, które uległo uplastycznieniu. Róznica w obróbce polega na temp wyżarzania. Do otrzymania żeliwa czarnego o osnowie perlitycznej potrzebne jest dłuższe wyżarzanie.

22. Co to są brązy , a co to są mosiądze ?

Brązy są stopami miedzi z pierwiastkami innymi niz nikiem i cynk. Klasycznymi brązami są stopy miedzi z cyną o zawartości do 20%.

Mosiądze to stopy miedzi z cynkiem (do 48%)

23. Jakie są różnice miedzy żeliwem białym i szarym ? Dlaczego żeliwo szare nie wykazuje praktycznie własności plastycznych, lecz pęka w sposób kruchy ?

W żeliwie białym węgiel jest w postaci związanej jako cementyt, w szarym co najwyżej 0,8%C jest związane w postaci cementytu, reszta w postaci wolnej – grfitu. Żeliwo szare ma dobrą lejność, dobrą zdolnosć do tłumienia drgań i właściwości przeciwcieplne. Szare jest kruche z powodu grafitu, który w czasie odkształceń pęka.