1. Struktury fazowe odnoszące sie do układu żelazo węgiel

Odmiany alotropowe żelaza wykazują zdolność rozpuszczania węgla zależnie od temperatury, przy czym maksymalna rozpuszczalność występuje w temperaturze przemian: perytektycznej, eutektycznej i eutektoidalnej. Przemiany te zachodzą w stałych temperaturach w określonych zakresach stężeń stopów i mają charakter odwracalny.

1. Przemiana perytektyczna – zachodzi w temp. 1495ºC, jest przemianą, podczas której, w czasie chłodzenia, dwie fazy (jedna z nich ciekła) przemieniają się w jedną fazę stałą. L + α → β

2. Przemiana eutektyczna – Przemianę Ciecz → α + β nazywamy przemianą eutektyczną. Zachodzi w temp. 1148ºC.Przemiana eutektyczna jest przemianą, w której udział biorą trzy fazy. Podczas przemiany, w czasie chłodzenia, ciecz przemienia się w dwie fazy stałe jednocześnie.

3. Przemiana eutektoidalna – Zachodzi w temp. 727ºC, jest przemianą, w której biorą udział trzy fazy. Podczas chłodzenia faza stała przemienia się w dwie inne fazy stałe jednocześnie. γ → α + β

Linia Likwidus układu żelazo węgiel przebiega między punktami ABCD. Linię Solidus wyznaczają punkty AHJECF dla układu żelazo węgiel. Oznacza to że wzdłuż linii AB wydzielają się z cieczy kryształki ferrytu, wzdłuż linii BC kryształki austenitu, natomiast wzdłuż linii CD cementyt zwany pierwotnym. 
Linia ES określa zmienną rozpuszczalność węgla w austenicie pozostającym w równowadze z cementytem i oznacza się to symbolem Acm. Ponieważ przy chłodzeniu rozpuszczalność węgla maleje od 2,11% w temperaturze 1148ºCdo 0,77%C w 727ºC, nadmiar węgla wydziela się w postaci cementytu zwanego wtórnym.
Podobnie linia PQ określa zmienną rozpuszczalność węgla w ferrycie. W temperaturze 727ºC rozpuszcza się o,0218% C, podczas gdy w temperaturze pokojowej 0,008% C. Stad przy chłodzeniu nadmiar węgla wydziela się w postaci cementytu zwanego trzeciorzędowym.

1. Stopy żelaza z węglem

Stop żelaza z węglem – stopy, w których węgiel rozpuszczany jest w żelazie. Węgiel może występować w nich w postaci węgla czystego – grafitu, roztworu stałego w sieci krystalicznej ferrytu lub austenitu albo jako węglik żelaza, np. Fe₃C, zwanego cementytem.

• przy bardzo niewielkiej zawartości węgla, poniżej 0,0218% udaje się uzyskać niemal czyste żelazo α zwane ferrytem.

• przy zawartości 0,77% węgla uzyskuje się perlit będący mieszaniną eutektoidalną ferrytu i cementytu

• przy zawartości węgla 4,3%, w krzepnącym stopie, powstaje ledeburyt,

• przy zawartościach węgla pomiędzy 0,0218% a 0,77% otrzymuje się stopy podeutektoidalne (stale podeutektoidalne), które są mieszaninami ferrytu i perlitu.

• stopy w zakresie 0,77% do 2,11% – stale nadeutektoidalne – są mieszaninami perlitu i cementytu.

Stopy o zawartości węgla powyżej 2,11% (żeliwo), są mieszaninami ledeburytu przemienionego i perlitu (do 4,3% węgla) lub cementytu (powyżej 4,3% węgla). W przypadku stosunkowo wolnego chłodzenia w stopach tych może także wystąpić grafit

1. Odlewnie w PL

• Odlewnia w Koluszkach

• Królewska Odlewnia Żeliwa w Gliwicach

• Pomorska Odlewnia i Emaliernia

• Odlewnia dzwonów A. Zwoliński i S. Czerniewicz

• Odlewnia Żeliwa w Zawierciu

• Odlewnia Żeliwa w Rawiczu

1. Stopy miedzi

Stopy miedzi z cynkiem (MOSIĄDZ)

Stopy miedzi z niklem( odporne na korozję)

Stopy miedzi z cyna (BRĄZ)

Stopy miedzi z aluminium ( dobra odporność na wodę morska i kwasy utleniające)

Stopy miedzi z berylem( brak skłonności do iskrzenia, Elementy maszyn w wytwórniach materiałów wybuchowych, na szczotki silników elektrycznych i przewody trakcji elektrycznej, elektrody i przewody spawalnicze

Stopy miedzi z krzemem(Do obróbki plastycznej: elementy aparatury w przemyśle maszynowym, chemicznym i chłodniczym Odlewnicze: na panewki łożysk ślizgowych, wirniki pomp, koła cierne i zębate

Stopy miedzi z manganem(Materiały o szczególnych własnościach elektrycznych i magnetycznych, Na łopatki turbin, Na śruby okrętowe)

1. Stopy aluminium (gęstość, twardość, własności)

Tworzywa metaliczne otrzymane przez stopienie aluminium z jednym lub większą liczbą metali (bądź z niemetalami), celowo wytworzone dla uzyskania żądanych własności.

Własności wytrzymałościowe czystego aluminium są stosunkowo niskie, dlatego stosuje się stopy, które po odpowiedniej obróbce cieplnej mają wytrzymałość nawet kilkakrotnie większą. Stopy aluminium cechują się korzystnym parametrem konstrukcyjnym, tzn. stosunkiem wytrzymałości do ciężaru właściwego, który jest większy niż dla stali, a oprócz tego ich udarność nie maleje w miarę obniżania temperatury, dzięki czemu w niskich temperaturach mają większą udarność niż stal. Mają jednak niską wytrzymałość zmęczeniową. temperaturę topnienia 660,4 °C, temperaturę wrzenia 2060 °C.

Twardość wynosi 15 – 30 HB; może jednak być umacniana przez zgniot

Mała gęstość 2,7 g/cm³

1. Wady wysokościowe w metalach

Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali zależy w znacznym stopniu od tego, w jakiej fazie dany pierwiastek występuje. W zależności od ilości i rodzaju pierwiastków stopowych mogą one występować w na­stępujących fazach:

• rozpuszczać się w ferrycie lub austenicie

• tworzyć węgliki, azotki lub węglikoazotki

• tworzyć fazy międzymetaliczne z żelazem lub między sobą

• tworzyć związki z domieszkami (np. S, O₂) i znajdować się we wtrąceniach niemetalicznych

• w nielicznych przypadkach mogą występować w stanie wolnym, kiedy nie rozpuszczają się w ogóle w osnowie lub ich rozpuszczalność jest bardzo mała, a jednocześnie nie reagują ze składnikami stopu.

Pierwiastki stopowe znajdujące się w roztworach stałych (ferrycie lub austenicie) wpływają na własności mechaniczne tych faz, na położenie temperatur krytycznych przemiany austenitu lub szybkość dyfuzji, na przemianę martenzytyczną i skłonność do odpuszczania. Wchodzenie pier­wiastków stopowych do innych faz działa w bardziej złożony sposób, gdyż z jednej strony następuje zubożenie roztworu stałego w te pierwiastki, a z drugiej — w zależności od własności wydzielonych faz, ich kształtu i dyspersji, ich wpływ na własności mechaniczne może być różny

1. Badanie metali (Brinnellla, Rockwella, Vickersa)

Brinnellla – Twardość w skali Brinella oznacza się HB i leży w zakresie od 3 do 600. W metodzie pomiaru twardości Brinella, w próbkę metalu wciska się kulkę ze stali hartowanej. Kulkę stalową można używać do próbek o twardości do 450 HB. Powyżej twardości 350 HB wyniki pomiaru kulką stalową i wykonaną z węglików różnią się istotnie, dlatego rodzaj kulki należy oznaczać dodając w oznaczeniu literę S (HBS) dla stali i W dla węglików (HBW). Średnica kulki (1, 2,5, 5 i 10 mm), czas obciążenia (od 10 s dla stali do 60 s miękkich stopów) oraz siła docisku (1-3000 kgf), zależy od rodzaju materiału i grubości próbki.

ZALETY –możliwość pomiaru twardości stopów niejednorodnych,- wykorzystanie tylko jednej skali twardości.
WADY – duża pracochłonność,- nie można mierzyć twardości materiałów bardzo twardych,- nie można mierzyć warstw powierzchniowych.

Rockwella – polega na dwustopniowym wciskaniu w badany materiał stożka diamentowego o kącie 120 (skala C) albo kulki stalowej Ø1/16 " ( skala B) oraz pomiarze trwałego przyrostu głębokości odcisku-
ZALETY – duża szybkość pomiaru,- możliwość automatyzacji,- metoda warsztatowa.
WADY – duże błędy pomiaru,- nierównomierność skal.

• Skale C i A stosuje się dla stali hartowanych.

• Skale B i F stosuje się dla stali niehartowanych i metali nieżelaznych

• Skale N i T stosuje się w przypadkach, gdy badana próbka ma niewielkie rozmiary lub jest bardzo cienka.

Przy podawaniu twardości określanej w skali Rockwella, w symbolu uwzględnia się metodę, np. HRC dla metody C. Zakres skali Rockwella wynosi od 20 dla miękkich stopów do 100 dla stali hartowanej

Vickersa – Twardość w skali Vickersa oznacza się HV i leży w zakresie od 80 do 700. Pomiar twardości metodą Vickersa polega na wgnieceniu w powierzchnię badanego materiału czworobocznego foremnego ostrosłupa diamentowego o kącie wierzchołkowym 136˚ pod zadanym statycznym obciążeniem F i zmierzeniu przekątnych d powstałego odcisku w kształcie kwadratu.

ZALETY – zastosowanie do materiałów miękkich i super twardych,- do pomiaru twardości przedmiotów małych i cienkich warstw powierzchniowych,- duża dokładność pomiarów (metoda laboratoryjna)
WADY – staranne przygotowanie próbek,- duży czas pomiaru.

1. Postacie grafitu i rodzaje żeliwa

GRAFIT: płatkowy, kulkowy, kłaczkowy

Rodzaje żeliwa:

• Żeliwo szare zwykłe (zawiera grafit płytkowy różnej wielkości)

Żeliwo sferoidalne( zawiera grafit kulkowy pod postacią sferoidalnych skupień Uzyskuje się je w wyniku modyfikowania żeliwa o tendencji krzepnięcia jako szare, lecz o bardzo małym stężeniu siarki i fosforu. Dzięki swoim własnościom znalazło zastosowanie do wyrobu wałów korbowych silników spalinowych.)

Modyfikowane( zawiera drobny grafit płatkowy. żeliwo, do którego dodaje się, tuż przed zalaniem formy, pewną niewielką ilość(zwykle ok. 0,3-0,5%) sproszkowanego modyfikatora. Najczęściej jest to żelazokrzem. )

• Żeliwo białe (żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu. Nazwa jego pochodzi od faktu, iż jego przełom ma jasnoszary kolor. Uznawane za żeliwo niższej jakości, jest mniej ciągliwe, gorzej obrabialne, charakteryzuje się nie najlepszą lejnością i posiada większy skurcz odlewniczy (do 2,0%) niż żeliwo szare. Jest to żeliwo kruche i nieobrabialne, nie nadaje się na części konstrukcyjne. Jest materiałem wyjściowym do otrzymywania żeliwa ciągliwego)

• Żeliwo połowiczne (żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu, jak i cementytu)

• Żeliwo ciągliwe ( żeliwo otrzymane w wyniku długotrwałego wyżarzania żeliwa białego Grafit powstaje dopiero podczas wyżarzania grafityzującego. Jest to tak zwana grafityzacja wtórna, czyli rozpad powstałego już cementytu. Wydzielenia węgla w postaci grafitu kłaczkowego (węgla żarzenia) są skupione,

• Żeliwo stopowe(żeliwo, do którego w celu modyfikacji jego własności fizycznych i chemicznych dodawane są dodatki stopowe takie jak krzem, nikiel, chrom, molibden, aluminium. Żeliwo odporne na korozję: z dodatkiem niklu i molibdenu. Żeliwo kwasoodporne: najczęściej z dużym dodatkiem krzemu, odporne na kwasy: azotowy, fosforowy, siarkowy i octowy. Żeliwo żaroodporne)

1. Rodzaje wiązań występujących np w metalach

Wiązanie metaliczne – ogólna nazwa dla wszelkich wiązań chemicznych występujących bezpośrednio między atomami metali.

• ulegają one łatwiejszej polaryzacji pod wpływem np. pola elektrycznego ze względu na to, że ogólnie w metalach elektrony walencyjne są słabiej związane z jądrami atomów niż w niemetalach

• nawet jeśli formalnie są wiązaniami pojedynczymi, ze względu na występowanie w metalach dużej liczby walencyjnych orbitali d zachodzi zjawisko ich nakładania się, co powoduje że wiązania te nabierają często charakteru częściowo wielokrotnego.

Cechy te powodują, że w kryształach metali powstają pasma zdelokalizowanych elektronów, które mogą swobodnie się przemieszczać pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego, dzięki czemu metale są dobrymi przewodnikami elektrycznymi. Skutkiem tej delokalizacji jest też istnienie w metalach trójwymiarowej sieci silnych wiązań, co warunkuje dużą wytrzymałość mechaniczną metali, wysokie temperatury topnienia, kowalność, duży współczynnik rozszerzalności cieplnej i inne cechy charakterystyczne dla metali.

1. Wpływ pierwiastków np na zanieczyszczenia

Wady występujące w metalach

• Pęknięcia

• Zawalcowania

• jamy skurczowe

• pęcherze podskórne

• wtrącenia nie metaliczne

• innego typu nieciągłości, których obecność ma wpływ na wytrzymałość i właściwości mechaniczne metali