Fazy między metaliczne – są połączeniami metali lub metali z niemetalami. Wykazują własności metaliczne. Występują tylko przy ściśle określonych stężeniach składników

1 różnowęzłowe, 2 międzywęzłowe 3 pseudowęzłowe (nadmiar jednego ze składników)

Cechy i Zasady :

1 Struktura krystaliczna faz międzymetalicznych różni się od struktury każdego ze składników

2 Atomy każdego ze składników wykazują uporządkowane rozmieszczenie w sieci krystalicznej

3W oddziaływaniu miedzy atomami przewaga wiązań metalicznych

4 Wzajemne stosunki ilościowe atomu składników rzadko odpowiadają własnością chemicznych pierwiastków, jakie tworzą ten związek

Mieszaniny faz – gdy w stopie znajduje się co najmniej 2 fazy w stanie zdrobnienia oddzielone od siebie granicami między fazowymi.

Umocnienie stopów cząstkami faz wtórnych

1 Utwardzanie wydzielinowe = cząstki faz wydzielają się na osnowie(przesycenie + starzenie)

2 Utwardzanie dyspersyjne – pomiędzy cząstkami faz w osnowie występuje niekoherentna granica międzyfazowa (np. proszek utlenianie wewnętrzne)

Analiza termiczna – polega na rejestrowaniu zmian temperatury stopu w funkcji czasu chłodzenia ze stanu ciekłego do temperatury pokojowej lub niższej

Krzywa krystalizacji (pochodna krzywej stygnięcia)- informuje nas o udziale ciepła oddawanego lub pobieranego do otoczenia przez krystalizację.

DTA -analiza termiczna różnicowa

Ferryt – roztwór stały graniczny węgla w żelazie alfa

Aust enit -roztów stały granicznych węgla w żelazie gamma

Cementyt - węglik złożony Fe 3 C

Perli t – mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu zawierającego powyżej 0,77%C

Ledeburyt - mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu zawierającego 4,3%C

Ledeburyt przemieniony – mieszanina perlitu i cementytu, utworzona w wyniku przemiany austenitu z ledeburytu w perlit

Surówki białe –

Stopy żelaza o stężeniu powyżej 2% C. Zgodne z wykresem żelazo-węgiel Fe Fe3C

Surówki szare – zgodne z wykresem żelazo-grafit

Zanieczyszenia P,S,O,H,N Korzystne Mn,Si,Cr,Ni,Cu

MECHANIZMY I WARUNKI KRYSTALIZACJI

Krystalizacja – szczególny rodzaj krzepnięcia w którym ciecz metaliczna ulega przemianie w stan stały o budowie krystalicznej. ZARODKOWANIE I WZROST ZARODKOWANIA.

Zespoły bliskiego uporządkowania – wielkości krytyczne, występuje te zarodki w fazie ciekłej

Embriony – zespoły bliskiego uporządkowania o wielkości podkrytycznej . Ulegają rozproszeniu w cieczy.(Atomy zlepione ze sobą).

ZARODKOWANIE

1Homogeniczne – zarodki w cieczy metalicznej, całkowicie jednorodne, powstają zupełnie jednorodne fazy stałe

2Heterogeniczne -zarodek tworzy się na obcym podłożu w stanie stałym. Podłożem jest ściana formy albo cząstki zanieczyszczeń. Przechłodzenie przyspiesza proces.

Zarodkowanie dynamiczne – warunkiem koniecznym jest zjawisko kawityzacji cieczy metalicznej. Zachodzi w zmiennych warunkach. Ciecz podlega wpływom zewnętrznym głownie zmianom ciśnienia, drgania, zmiana pół elektrycznych elektrycznych magnetycznych.

Kawityzacja – polega na ciągłym tworzeniu się i znikaniu pęcherzyków pary przy ścianach naczynia lub na powierzchni ciał stałych zanurzonych w cieczy. Pęcherzyk kawityzacji powstaje po osiągnięciu wartości krytycznej. Nagle ulegają zniszczeniu, powodując lokalne zwiększenie ciśnienia cieczy.

Mechanizm wzrostu kryształu – wzrost zarodka krystalizacji nastepuje z różną szybkościa. W zależności od struktury krystalicznej zarodka. Wzrost nastepuje przez przyłączenie się atomów lub ich zespołów do ścian zarodka w miejscu utworzenia się schodka. SZYBKO – wzrastają ściany, WOLNO – małe atomy układane są

Kinematyka procesu krystalizacji

Szybkość krzepnięcia uzależniona jest od

1Szybkosci zarodkowania , od liczby zarodkow krystalizacji tworzących się w ciagu jednostki czasu w jednostce objętości cieczy metalicznej

2 liniowej szybkości krystalizacji VK, szybkość przesuwania się frontu krystalizacji, Wyrazona w jednostkach długości na jednostke czasu

PODZIAL MIESZANIN EUTEKTYCZNYCH

Płytkowe słupkowe ziarniste iglaste

Dzięki plastyczności można trwale przekształcić metal metodami:

Walcowania kucia prasowania ciągnienia

Produktu i półprodukty hutnicze

Pręty kształtowniki rury druty blachy odkuwki

Obróbka plastyczna

NA ZIMNO – temperatura niższa od temperatury rekrystalizacji

NA GORĄCO – powyżej temperatury rekrystalizacji

Z=(S0 - S1)/S0 ] * 100% stopień zgniotu, S przekrój

Mechanizm odkształcenia plastycznego

1Poślizg dyslokacyjny

2 Bliźniakowanie

3Pełzanie dyslokacyjne

4 Pełzanie dyfuzyjne

5 Poślizg na granicach ziaren

Jednorodne ścinanie o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyznach Sieci A2 i A3. Głownie A3. Zbliźniaczona część kryształu ulega skręceniu tak ze jest odbiciem lustrzanym pierwszej części

Zgniot – stan struktury spowodowany odkształceniem plastycznym na ziarno

Tekstura zgniotu – decyduje o anizotropii własności mechanicznych i fizycznych metali obrobionych plastycznie na zimno. Jest to uprzywilejowana orientacja krystalograficzna ziaren względem kierunku i płaszczyzny obróbki plastycznej.

Zdrowienie statyczne – proces aktywowany cieplnie, zachodzący podczas wyżarzania poniżej temp rekrystalizacji w metalu uprzednio odkształconym plastycznie na zimno. Podczas zdrowienia następuje likwidowania defektów punktowych, poślizg i wspinanie dyslokacji, likwidowanie dyslokacji różnoimiennych, kurczenie się, zanik pętli dyslokacji

Rekrystalizacja – proces aktywowany cieplnie. Do zainicjowania potrzebny jest gniot krystaliczny(min stopień odkształcenia). Zachodzi ona podczas wyżarzania powyżej temp rekrystalizacji w metalach uprzednio odkształconych plastycznie na zimno, polega na powstaniu granic ziaren

Zachodzi przez: zarodkowanie i wzrost ziaren

Kondensacj a to łączenie sąsiednich ziaren

Rekrystalizacja pierwotna – migracja szerokokątowych granic zarodków rekrystalizacji

Rekrystalizacja wtorna – zachodzi podczas wyrzezania w temperaturze znaczenie wyższej od temperatury rekrystalizacji.

Pełzanie dyslokacyjne – slad za odkształceniem plastycznym na goraco. Przebiega dynamicznie proces aktywowany cieplnie. Usuwa skutki umoczenia zgniotowego

Pełzanie dyfuzyjne – niekontrolowany proces. Niszczą metal.

Obróbka cieplna – dziedzina tech. Zespół zabiegów wywołujących polepszenie własności mechanicznych i fizycznych metali, stopów. Powoduje zmiany struktury w stanie stałym w wyniku zmiany temperatury, czas i chlodzenia ośrodka.

Rodzaje obrobki :

- obróbka zwykła cieplna – zmiana temperatury

-cieplnomechaniczna –dodatkowo obróbka plastyczna

obróbka cieplno-chemiczna – wpływa na sklad chemiczny, strukturę, własności

- obróbka cieplno-magnetyczna – pole magnetyczne

Zabiegi obróbki cieplnej – nagrzewanie, wygrzewanie, chłodzenie

Nagrzewanie – ciągłe lub stopniowe podwyższanie temp elementów obrabianych cieplnie

Wygrzewanie – polega na utrzymaniu obrabionego elementu w docelowej temperaturze

Chłodzenie – ciągłe lub stopniowe obniżenie temp elementu chłodzonego z mala szybkością SCHLADZAMNIE , jest nazywane oziębieniem OZIĘBIENIEM

Wychładzanie – utrzymanie elementu obrabianego cieplnie w pośredniej lub docelowej temp podczas chlodzenia

TWORZENIE SIĘ AUSTENITU

Warunkiem rozpoczęcia procesu tworzenia jest nagrzanie stali do temperatury krytycznej. Oczywiście musi to być mieszanina ferrytu i austenitu. W granicach międzyfazowych ferrytu i cementytu następuję niejednorodne zarodkowanie. Przemiana ma ch-k dyfuzyjny. Szybkość zależy od temperatury.

Metody ujawniania ziaren – trawienie, nawęglanie, utlenianie

Metoda nawęglania – stal niskowęglowa w ośrodku o stałym, kontrolowane chłodzenie umożliwia obserwacje metalograficzna siatki cementytu na granicach ziaren austenitu pierwotnego w warstwie nawęglonej, wytrawionej np. nitalem lub zasadowym sodem

Metoda utleniania – polega na obserwacji siatki ferrytu utworzonej na granicach ziaren austenitu w czasie austenitezowania. Przygraniczny obszar w atmosferze utleniającej jest nastepnie ochładzany

Przemiana martenzytyczna – jest to bezdyfyzujna przemiana, zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp M. Początek tej przemiany dla dużej liczby stali to około 200C. Przy chłodzeniu szybszym niż krytyczne VK. W wyniku tej przemiany powstaje martenzyt. Czyli przesycony roztwór węgla w żelazie alfa. Przemiana ta zachodzi podczas ciągłego obniżania temperatury. Zaczyna się od utworzenia embrionu w którym mogą być błędy ułożenia, źródła FR, defekty sieciowe. Zarodki to embriony, które przekroczą wartość krytyczna. Z upływem czasu zachodzi AUTOKATACYZACJA – polega na przyspieszeniu zarodkowania. Dzielimy na listkowy i płytkowy

Listkowy : dyslokacje, dyslokacja częściowo zbliźniakowanie

Płytkowy dyslokacja częściowo zbliźniakowane, całkowicie zbliźniakowane

Listkowy powstaje we wszystkich kierunkach stopu żelaza z pierwiastkami stopowymi. Cechuje się dużą gęstością dyslokacji, wewnątrz kryształów.

Płytkowy – powstaje z nielicznych stopów żelaza w ściśle określonym zakresie stężeniowym. Maja postać płytkę zbliżonych do soczewek o powierzchni nieregularnej.

Austenit szczątkowy – austenit, który pozostaje w stali po zakończeniu przemiany w skutek silnych naprężeń.

Przemiana bainityczna – łączy w sobie cechy przemiany bezdyfuzyjnej i dyfuzyjnego przemieszczania węgla . Zachodzi przy przechłodzeniu stali do temp 450-200C. W wyniku tego powstaje:

BAINIT – mieszanina ferrytu przesyconego węglem i dyspersyjnych węglików.

Zarodkami tej przemiany sa miejsca ubogie w wegiel, utworzony w oblizu granic ziaren ziaren i dyslokacji.

Górny B AINIT – sklada się z ziaren przesyconych weglem, ferrytu o nieregularny kształcie, nieregularnych wydzielinowych węglików oraz z austenitu szczatkowego

Bainit dolny jest to przesycony węglem ferryt

o budowie płytkowej, który we wnętrzu

ziaren posiada drobnodyspersyjne

wydzielenia węglików. Powstaje poniżej

temperatury 350 °C w wyniku zajścia przemiany pośredniej z austenitu

PRZEMIANA PERLITYCZNA

Zachodzi podczas ochłodzenia austenitu. W jej wyniku powstaje mieszanina eutektoidalna zlozona z plytek ferrytu i cementytu zwanego perlitem. Jest to przemiana dyf. Zarodkowanie perlitu odbywa się na czastkach cementytu.

CTPi – chlodzenie izotermiczne CTPc anizotermiczne chlodzenie ciagle

Przemiany stali podczas odpuszczania

- rozkład martenzytu

- przemiana austenitu szczątkowego w fazę alfa

- wydzielanie węglika,

- koagulacja – proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozpuszczonego koloidu w większe degenerenty tworzące fazy ciągłe o nieregularnej strukturze.

GRZANIE to – nagrzewanie, wygrzewanie

Sposoby: - powolne – przyspieszone – szybkie

Grzanie musi zapewnić uzyskanie jednakowych temp w całym przekroju przedmiotu.

Obrobki grzejne ciekle

1Kapiel solna – w zwyklej obróbce cieplnej wykorzystywane sa roztopione sole hartownicze. Kąpiele solne należy okresowo regenerować co zmiejsza ich korozyjne dzialanie. Toksyczne.

2Kapiel metalowe – naleza do nich ciekly bizmut, antymon, cyna i olow. Kapiele te nie maja az takiego znaczenia.

ZJAWISKO FLUIDYZACJI podczas przepływu strumieniami powietrza lub innego. Warstwy umieszczone sa na perforowanych dniem. Obserwujemy spadek ciśnienia wynikający z przepływu przez ta warstwę. W miare wzrostu prędkości przepływu wzrasta opor i spada ciśnienie. Przy pewnym przepływie spadek ciśnienia będzie tak duży, ze będzie zrównoważenie ciężaru zloza-zloza. W zależności od sil spójności zloza rozprosza się one na mniejsze lub wieksze czastki Dalszy ruch gazu będzie odbywac się w postaci pęcherzyków.

WYŻARZANIE – operacje zwklej obrobki cieplnej polegające na nagrzaniu stali do określonej temperatury, wygrzewanie w tej temp i schlodzennie w celu uzyskania temp zblizonej do stanu początkowego.

Operacje:

- przemiany alotropowe nie decyduja o istocie procesu

- nie zachodza takie przemiany

- zachodza przemiany

Wyżazanie ujednorodniajace – polega na nagrzaniu do temperatury niższej od temp solidusu, wygrzewani dlugotrwale w tym zakresie zakresie nastenie schlodzenie. Dla stali

Wyżarzanie rekrystalizujące – polega na nagrzaniu metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno do temp, wyższej od temp rekrystalizacji. Zachodzi to z dowolna sybkoscia. Usuwa umocnienia zgniotowi.

Wyzarzanie odprężające – polega na nagrzaniu metalu do temp. Następnie powlone chłodzenie usuwa naprężanie odlewnicze, cieplne, plastyczne. Może być stabilizowane, lub sezonowanie(samoitne)

Wyżarzanie normalizujące – nagrzanie do temp wyższej o 30-50C Ac3. Linia GOS w wykresie FeC, początek przemiany alotropowej. Wygrzewanie w tej temp, nastepuje spokojnym powietrzu. Uzyskuje się jednorodna strukture drobnoziarnista.

Wyzarzanie zupełne – te same temp Ac3, wolne schładzanie. Ma na celu zmiejszenie ciągliwości i usuniecie naprezn wlasnych.

Wyzarzanie izotermiczne - nagrzanie do temp wyższej o 30-50C Ac1. Szybkie ochłodzenie do temp nieco niższej od Ac1. wytrzymywanie izotermiczne w tej temperaturze az do zakończenia przemiany perlitycznej, i nastepne schlodzenie powrotne.

Patentowanie drutow – wygrzewanie w temp 900-1100C, chlodzenie izotermiczne 500-550.

Wyrzezanie sferoidyzujace – polega na nagrzewaniu stali do temperatury zbliżonej do temperatury wygrzewania. W tej temp bardzo wolno chlodzi się do temp 600C. Nastepnie dowolnie chlodzienie. Powstaje stal zwana sferoidalna.

HARTOWANIE :

Martenzytyczne polega na nagrzaniu stali do temp austenitezowanej, wygrzewaniu w tej temp, oziębieniu z szybkością wieksza od krytycznej w celu uzyskania struktury martenzytycznej.

Bainityczne –stosuje się chlodzenie z szyboscia mniejsza od krytycznej lub z wygrzewaniem izotermicznym w warunkach zapewniających przebieg tej przemiany

Objętościowe gdy austenizytowanie obejmuje cala objętością obrabianego cielnie przedmiotu, grubość warstwy zalezy tylko od obrabianego mateiralu i szybkoi chlodzenia

NAGRZEWANIE musi być na tyle szybki aby nie było możliwe pękniecie.

Hartowanie powierzchniowe – polega na szybkim nagrzewaniu warstwy wierzchniej przedmiotu do temp hartowania i szybkie ochłodzenie. Dzieli się na indukcyjne(zmienne B), laserowe, kąpielowe, kontaktowe, elektrolityczne, impulsowe.

Hartowanie płomieniowe – rozgrzewanie palnikiem gazowym.

Odpuszczanie – polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temp mniejszej od Ac1. Wygrzewaniu w tej temp i ochładzaniu do temp pokojowej. Jest – niskie, wysokie i srednie.

Utwardzanie cieplne – hartowanie i niskie opuszczanie wykonane łącznie

Ulepszanie cieplne - hartowanie  i wysokie odpuszczanie.

Odpuszczanie niskie

Przeprowadza się je w temperaturach w granicach 150 do 250°C. Celem jego jest usuniecie naprężeń hartowniczych, przy zachowaniu w strukturze wysokiego udziału martenzytu , a przez to zachowanie wysokiej twardości . Stosuje się przy narzędziach .

Odpuszczanie średnie

Przeprowadza się je w temperaturach w granicach 250° do 500°C. Stosowane w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości i sprężystości przy znacznym obniżeniu twardości. Stosowane przy obróbce sprężyn , resorów , części mechanizmów pracujących na uderzenie np. młoty , części broni maszynowej , części samochodowych itp.

Odpuszczanie wysokie

Przeprowadza się je w temperaturach powyżej 500°C w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości przy niskiej twardości. Stal odpuszczana wysoko nadaje się do obróbki skrawaniem . OBROBKA PODZEROWA / wymrazanie

Utwardzanie wydzielinowe –czastki faz wydzielaja się na osnowie. Operacje technologiczne to przesycanie, starzenie się

Przesycanie – polega na nagrzaniu stopu do temp wyższej o ok. 30-50C od granicy rozpuszczalności w celu rozpuszczenia wydzieliniowego składnika w roztworze stalym, wygrzewanie w temp a otem ochłodzenie. Cel stop ma strukture jednofazowa