Pytania na kolokwium zaliczające do przedmiotu:

"Materiały Inżynierskie z elementami inżynierii stomatologicznej"

Kierunek: IM, sem. V

Prowadzący: dr hab. inż. Janusz Ćwiek, prof. nzw. Pol. Śl.

1. Podział materiałów inżynierskich ze względu na sposób uporządkowania.

2. Podaj definicję i omów zagadnienie spawalności stali.

Spawalnością stali nazywany jest zespół cech działający w określonych warunkach i decydujący o możliwościach jej zastosowania na konstrukcje spawane. Spawalność stali zależy od wielu czynników,

Ze względna różnorodność owych czynników wprowadzono następujące terminy:
//(nie wiem czy to takie istotne ale jest)

Spawalność metalurgiczna zależy od: składu chemicznego, sposobu prowadzenia wytopu stali, struktury, zawartości oraz rozmieszczenia wtrąceń niemetalicznych i gazów, a także naprężeń własnych

Spawalność technologiczna zależy od: metody spawania, mocy źródła ciepła użytego do spawania, temperatury przedmiotu i otoczenia w czasie spawania, prędkości stygnięcia i grubości spoin, rodzaju połączeń spawanych.

Spawalność konstrukcyjna zależy od: sztywności spawanej konstrukcji, grubości łączonych przekrojów, położenia i grubości spoin, rodzaju połączeń spawanych.

W każdym złączu spawanym można wyodrębnić metal rodzimy i spoinę. Spoina obejmuje stopiony w procesie spawania metal rodzimy oraz dodatkowy(spoiwo). Na styku tych elementów wyróżnia się strefę ciepła , czyli pas metalu rodzimego którego struktura ulęgła zmianie pod wpływem ciepła wydzielanego podczas spawania. W obszarze strefy ciepła odzwierciedlają się te wszystkie zjawiska fizyczne które zachodzą w metalu nagrzanym poniżej temperatury solidusu.

Uważa się , ze materiał jest spawalny w zadanym stopniu za pomocą określonej metody i dla danego rodzaju konstrukcji, jeśli nadaje się - przy użyciu środków ostrożności , odpowiadających temu stopniowi - do wykonania połączeń miedzy dwoma metalami. Połączenia te maja zapewnić ciągłość metaliczna , a wiec utworzyć złącza spawane, które przez swoje cechy lokalne i następstwa ogólne ich obecności, spełniają zadane wymagania będące podstawa ich oceny.

W związku z tym dzielimy metale na cztery grupy:

· łatwo spawalne

· średnio spawalne

· trudno spawalne

· niespawalne

Ogólnie za łatwo spawalne stale uważa się stale nie zawierające powyżej 0,25% węgla (C) lub stale w których równoważnik węgla - CEV (z wzoru poniżej) jest mniejszy od 0,45%. Przy większej wartości niezbędne jest podgrzewanie stali przed spawaniem, albo też stale uznaje się za trudno lub niespawalne. (to nizej tyczy się tego akapitu. Kwestia przeczytania i zapamiętania, setne części % się nie zgadzają ale tylko o 0,03%)

Gdy wartość równoważnika węgla (obliczona ze wzoru, po wstawieniu składników stopowych w procentach jeśli:

* < 0,42 %- wówczas stal uważa się łatwo spawalna

* 0,42 %- 0,60 % - średnio spawalna

* 0,60 % - trudno spawalna

wzór Tremlett`a

gdzie: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu - zawartość składników stopowych w stali wyrażonych w procentach %

3. Metody oceny spawalności stali (równoważnik węgla, wykresy CTP_c-S, próby technologiczne np. Tekken, CTS itp.).

4. Struktura złącza spawanego stali niestopowej (schemat, opis stref).

5. Wymień i podaj krótką charakterystykę pęknięć wywoływanych przez proces spawania stali (pęknięcia gorące, zimne i lamelarne).

Zachodzące pod wpływem cyklu cieplnego spawania zmiany struktury oraz zmiany stanów naprężeń i odkształceń wywierają istotny wpływ na powstawanie pknięć spawalniczych. Pęknicia mogące powstawać w SWC złącza spawanego, których przyczyny związane są z technologią spawania, można sklasyfikować w czterech grupach:

- peknicia gorace,- mogą powstawac w SWC gdzie temp materialu zbliżona jest do temp solidusu. Pekniecia te moga tez wystepowac w znacznie nizszych temp. Jako dolną granice powtsawania pekniec gorących przyjmuje sie 0,5 temperatury topnienia w stopniach celsjusza. Pekniecia te wywoływane jest przez ciekłe fazy występujące na granicach ziarn, przy podwyższonych temo, w związku czym materiał nie może relaksować występujących naprężeń skurczowych przez odkształcenia plastyczne. Dochodzi do wzrostu naprężeń wywołujących pęknięcia wzdłuż niskotopliwych faz wystepujacych na granicach ziarn. Istotne znaczenie dla powstawania pekniec w SWC ma obecnosc siarczkow tlenków węglików oraz ich kształt i morfologia. Naprezenia rozciagajace powstajace podczas cyklu chłodzenia moga powodowac wzrost zwilżalności granic ziarn przez fazy ktore pierwotnie wystepowaly w postaci globularnej. Dostatecznie duze naprezenia rozciagajace powoduja rozsuwanie ziarn ktorych granice zwilżone ciekłymi fazami usytuowane są prostopadle do kierunku działania tych naprężeń. Powoduje to powstawanie pęknięć. Także wielkość ziarna może odgrywać istotną rolę- struktura drobnoziarnista jest odporniejsza na powstawanie tego typu pęknięć gorących ze względu na to Że całkowita powierzchnia ziarn jest większa niż w materiale gruboziarnistym. W strukturze drobnoziarnistej ilośćwystępującej fazy ciekłej może nie wystarczyć do zwilżenia wszystkich granic ziarn.

- pęknicia zimne,

- pęknicia lamelarne,

- pęknicia pod wpływem powtórnego nagrzewania.

6. Obróbka pozapiecowa stali i jej wpływ na jakość stali.

7. Klasyfikacja stali spawalnych (wg kryterium wytrzymałości) i ich charakterystyka.

8. Zastosowania stali spawalnych o podwyższonej i wysokiej wytrzymałości.

Stale spawalne o podwyższonej wytrzymałości

• Przeznaczone na duże konstrukcje przemysłowe: mosty, zbiorniki, statki,

rurociągi, których głównym procesem wytwarzania jest spawanie.

Stale spawalne o wysokiej wytrzymałości

9. Stale spawalne o podwyższonej wytrzymałości i mechanizmy ich umocnienia.

Stale o podwyzszonej wytrzymałości- tzw stale SPW. Wzrost zawartosci wegla i składników stopowych pogarsza spawalnosc tych stali. Wzrasta bowiem niebezpieczenstwo wystepowania pęknięć zimnych głównie w HAZ złączy. Zwykle w HAZ (strefa wpływu ciepła) wystepuje wzrost twardosci spowodowany zwiekszona sklnnoscia tych stali do podhartowania

Ze względu na spawalność, stale mają ograniczoną zawartość węgla do

0,20%. Przy tak niskiej zawartości węgla, podwyższoną wytrzymałość

otrzymuje się poprzez równoczesne działanie następujących

czynników:

• umocnienie roztworowe ferrytu manganem (do ok. 2%) i krzemem (do

ok. 0,6%)

• rozdrobnienie ziarna poprzez wprowadzenie mikrododatków (Al, Nb, V,

Zr, Ti, N) hamujących rozrost ziarna;

• utwardzenie wydzieleniowe węglikami i węglikoazotkami;

• rozdrobnienie ziarna przez stosowanie zabiegów regulowanego

walcowania, w dwóch zakresach temperatury: wstępne walcowanie — w

temperaturze wyższej, wykańczające — w niższej przy niewielkim

gniocie i przyspieszonym chłodzeniu w warunkach zapewniających

intensywne wydzielanie węglikoazotków i azotków;

• dodatki Cr, Ni, Mo (0,5-0,8 %) oraz mikrododatek B poprawiające

hartowność stali ulepszanych cieplnie;

10. Stale spawalne o wysokiej wytrzymałości i mechanizmy umocnienia w poszczególnych grupach.

---