Wiazania kowalencyjne istota tego wizania jest uwspolnienie elektronow walencyjnych dla obu atomow tworzących to wizanie. Może ono powstawać miedzy atomami, w których powloka walencyjna jest zapelniona przynajmniej w polowie. Sa one wiązaniami zorientowanymi, co powoduje, ze kat miedzy nimi zaleza od liczby oraz rodzaju elektronow tworzących to wizanie. Wizanie to charakteryzuje się najwieksza sztywnoscia i wystepuje w diamencie, oraz w większości mat ceramicznych (twarde i kruche) wiązanie jonowe istota tego wizaani jest elektorstatyczne oddziaływanie miedzy jonami o różnoimiennych ladunkach. Przyciagaja się one elektrostatycznie na zasadzie sil coulomba. Powstaje najczęściej miedzy metalem i niemetalem Wiazanie metaliczne istota jest elektrostatyczne przyciągania miedzy jadrami atomowymi i swobodnie poruszającymi się elektronami pochodzącymi z zewnatrznych powlok elektronowych atomow. Spojnosc metalu utrzyywana jest przez sily przyciagajace miedzy dodatnimi jonami i elektronami, a jony utrzymywane sa w określonych położeniach dzięki wystepujacym miedzy nimi silom odpychającym. Wiazania metaliczny powstają pomiędzy atomami metalu w stanie stalym wiązania silami van der Waalsa istota tego wiązania jest dipolowe przyciąganie pomiędzy atomami lub cząsteczkami obojętnymi elektrycznie. W wyniku ciągłego ruchu elektronow walencyjnych gestosc ladunku ujemnego na zewnętrznej powłoce atomu ulega szybkim flukuacjom, powodując chwilowe asymetryczne rozkłady ladunku względem jadra. W wyniku tego powstaje szybkozmienny dipol, który indukuje podobny moment dipolowy w sąsiednim atomie. Dipole przyciagaja się zwiekszajac, w miare zbliżania się, wzajemna polaryzacje elektronowa, sily te sa stosunkowo slabe. Wystepuja w polimerach jako polaczenie miedzy lancuchami wiązania wodorowe oddziaływanie miedzy spolaryzowanymi cząsteczkami, stosunkowo slabe wiązanie chemiczne polegające glownie na przyciąganiu elektrostatycznym miedzy atomem wodoru i atomem elektroujemnym zawierającym wolne pary elektronowe. Np. wiązania miedzy cząsteczkami wody. Elektroujemny atom tlenu silnie przyciąga elektrony wiązania, co powoduje ze atom wodoru uzyskuje ladunek dodatni. Tak przegrupowane ladunki prowadza do powstania momentu dipolowego w każdej cząsteczce wody, co z kolei powoduje ich przyciąganie. W materiałach odzwierciedleniem dużych wartości sil miedzy atomowych w wiaaniach jest wysoka temperatura topnienia , sztywność naprezenie konieczne do uzyskania jednostkowego odkształcenia sprezystosc fizyczna wlasciwosc cial materialnych do odzyskiwania pierwotnego kształtu i wymiarow po usunieciu sil zewn. Wywołujących odkształcenie sprężyste i twardość materialu.|| Ceramika –kowalencyjne i jonowe/oba. b. silne Polimery –kowalencyjne (b. silne) i van der Waalsa(b. slabe) Metale –metaliczne , silne Materialy metaliczne metale zbudowane sa z dodatich jonow i swobodnie poruszających się elektronow. Gaz elektronowy tworzy rodzaj spoiwa przenikającego przestrzen miedzy rdzeniami atomowymi które przez oddziaływanie elektrostatyczne wciąga w siebie dodatnie jony, dazac do jak najgęstszego wypelnienia przestrzeni niekierunkowe geste upakowanie atomow, duza gestosc, plastyczność silne wiązanie duza wytrzymalosc, twardość, wysoka temp topnienia gaz elektronowy ruchliwe elektrony, duże przewodnictwo elektryczne i cieplne, latwosc tworzenia kationow, podatność na korozje KrysztaL fizycznie i chemicznie jednorodne anizotropowe ciało stale o prawidłowo powtarzającym się w trzech wymiarach rozmieszczeniu atomow, jonow lub cząsteczek, czyli ciało wykazujące określny porządek dalekiego zasiegu. Metale w stanie stalym maja budowę krystaliczna, która charakteryzuje się scisle określonym rozmieszczeniem atomow w przestrzeni. Każdy metal krystalizuje w takim układzie atomow, który zapewnia mu najmniejsza energie wewnetrzna. Większość metali odznacza się jedna z trzech struktur krystolograficznych: A1 (RSC) regularn,a sciennie centrowalna,, A2(RPC) regularna przestrzennie centrowalna,, A3(HZ) heksagonalna zwarta Liczba koordynacyjna(Ik) – określa liczbe najbliższych i równoodległych atomow od dowolnego atomu sieci. Odpowiada ona liczbie wiazan atomu czyli stanowi energetyczna miare trwalosci struktury krystalicznej, Liczba atomow (La) przypadajaca na komorke elementarna- określa wielkość charakteryzujaca w pewien sposób wielkość komórki zasadnicze Wypelnienie komórki elementarnej (Wk) stosunek objetosci atomow do objetosci komórki zasadniczej, charakteryzujący gestosc atomowa struktury krystalicznej \\ A1 (RSC) Lk=12 La=4 Wk=74% Np.: Cu, Au, Ag \\ A2 (RPC) Ik=8 La=2 Wk=68% Np.: W, Cr, Mo//A3(HZ) Ik=12 La=12 Wk=74% Np.: Zn, Mg, Be polimorfizm niektóre substancje w tym również metale ,zaleznie od temp i ciśnienia wystepuja w odmianach rozniacych się budowa krystaliczna. Zasadniczym czynnikiem wywolujacym przemiany alotropowe jest zmiana temp. Prawo stalosci typu subs zdefiniowe pod względem fizycznym i chemicznym (te same wlasc i skład chem) maja zawsze ten sam typ sieci niezależnie od pochodzenia czy sposobu otrzymywania Prawo polimorfii – substancje o tym składzie chem lecz wykazujące roznice właściwości fizycznych maja zawsze odmienne struktury Anizotropia – właściwości pojedynczych krysztalow zmieniają się w zaleznosci od kierunku badania. Zmiana właściwości krysztalu w zaleznosci od kierunku krystalograficznego wiaze się z rozna gestoscia ulozenia atomow we wszystkich płaszczyznach i kierunkach sieci krystalicznej

Defekty – nie potrafimy ich uniknąć, aby osiagnac teoretyczne właściwości krysztalu ale – wywołujemy je celowo przez tworzenie stopow, obroke cieplna, techniki wytwarzania, aby otrzymać określone właściwości materialu. Tajemnica wlsciwosci materiałów tkwi w rodzaju wiazan miedzy atomami oraz w możliwości powstawania i ruchu defektow w ich strukturze. Czynnikiem które ksztaltuja strukturę krystaliczna cial polikrystalicznych sa: - sposób i warunki, w jakich odbywa się krystalizacja z fazy cieklej – ilość i rodzaj domieszek i dodatkow stopowych, czyli skład atomowy ciala stałego – obrobka cieplna i mechaniczna itp. Granice ziarn – tworza powierzchniowe defekty struktury krystalograficznej i sa waska strefa materialu o szerokości 2-3 srednic atomowych, w której atomy sa ulozone w sposób chaotyczny. Oddzielaja one obszary materialu o tej samej strukturze krystalograficznej i o tym samym składzie chem, rozniace się orientacja w przestrzeni. Dzielimy je na: -szerokokatowe, gdy kat miedzy kierunkami krystolograficznymi po obu stronach granicy jest większy od 15^o – waskokatowe, gdy kat dezorientacji jest mniejszy od 15^o Granice międzyfazowe oddzielają w ziarnie obszary o roznej strukturze krystolograficznej i/lub roznym składzie chemicznym. Dzielimy je na: - koherentne = atomy granicy jednej fazy sa wspólnymi atomami granicy drugiej fazy, - polkoherentne – niekoherentne Defekty punktowe maja niewielkie wymiary i sa wynikiem drgan cieplnych sieci krystalicznej oraz dzialnia sil zewnętrznych, którym podlegają atomy w sieci. Najprostszym defektem punktowym jest wakans- brak atomu w węźle sieci krystalicznej. Powoduje to zniekształcenie sieci krystalicznej i powoduje pojawienie się pola naprezen rozciągających. Defekty liniowe sa to defekty budowy krystalicznej, które w jednym kierunku maja wymiar kilku odleglosci międzyatomowych a w drugim – wymiar zbliżony do wymiaru ziarna. Zalicza się do nich dyslokacje krawędziowe, srubowe i mieszane. Powstają w procesie krzepnięcia, a także podczas obrobki plastycznej. Dyslokacja krawedziowa jest zaburzeniem sieciowym struktury krysztalu powstającym wskutek utworzenia się dodatkowej polplaszczyzny, zwanej ekstraplaszczyzny wyróżniamy dyslokacje krawędziowe dodatnie i ujemn. Dyslokacje jednoimienne odpychają się, natomiast różnoimienne przyciagaja i jeśli leza w jednej plaszczyznie poślizgu nastepuje ich anihilacja Dyslokacja krawedziowa przemieszcza się po scisle określonej plaszczyznie poslizggu w kierunku działającego naprezenia styznego, rownolegle do wektora Burgersa, w wyniku czego nastepuje przemieszczenie części kryszstalu wzdłuż określonej płaszczyzny krystolograficznej. Dyslokacje przemieszczają się najczęściej po płaszczyznach i w kierunkach krystolograficznych najgęstszego ulozenia atomow. Plaszczyzna krystolograficzna najgęściej upakowana atomami, po której porusza się dyslokacja i kierunek najgęściej obsadzony atomami w niej lezacy, wzdłuż którego dyslokacja się porusza- tworza system łatwego poslzgu. Liczba systemow poślizgu struktury krystolograficznej wpływa na właściwości plastycznej metali. Ruch dyslokacji powoduje odkształcenie plastyczne – przesuniecie jednej części krysztalu względem drugiej o jedna odleglosci miedzyatomowa. Przy ruchu dyslokacji wiązania miedzyatomowe sa zrywane jedynie w pobliżu dyslokacji, a po jej przejściu natychmiast odnawiane, dlatego naprezenie niezbędne do tego, aby dyslokacja przesunela się przez krysztal i wyszla na powierzchnie jest znacznie mniejsze niż przy sztywnym przesunieciu oobu części. Naprezenie teoretyczne potrzebne do zrealizowania przemieszczenia jednej części krysztalu względem drugiej przy braku dyslokacji w strukturze czyli przy zalozeniu przezwyciężenia sily wiazan atomowych na całej plaszczyznie poślizgu jest 10²-10⁴ razy większe od naprezen powodujących poślizg dyslokacji . mogą tez przemieszczać się poprzez wspinanie Dyslokacja srubowa jest również zaburzeniem sieciowym struktury krysztalu powstałym w wyniku przesuniecia jednej części krysztalu względem drugiej o jedna odleglosc miedzyatomowa, w wyniku czego płaszczyzny atomowe prostopadle do linii dyslokacji tworza powierzchnie srubowa, której osia jest dyslokacja. Dyslokacje srubowe mogą przemieszczać się tylko przez poślizg, ale ze względu na możliwość poślizgu poprzecznego ich ruch nie jest ograniczony tylko do jednej płaszczyzny poślizgu. W rzeczywistości powstają dyslokacje mieszane bedaca kombinacja dyslokacji krawędziowych i śrubowych, linie ich maja bardzo zlozona i nieregularna budowę, tworza petle i skupiska. Dyslokacje, powodując zniekształcenie sieci krystalicznej, wytwarzają wokół siebie pola naprezen rozciągających lub sciskajacych. Defekty liniowe pod wpływem naprezen zewnętrznych i w zaleznosci od sposobu rozmieszczenia mogą w krysztale: -poruszac się po płaszczyznach poślizgu. –powstawac i zanikac. –rozpadac się i laczyc. –rozgaleziac i zakotwiczać. Dyslokacje przemiejszczajac się przez krysztal, napotykają na swej dordze szereg przeszkod (np. obce atomy, wydzielenia faz) które utrudniają ich ruch. Dyslokacja napotkawszy np. defekt punktowy, zaczepia się o niego i nie może przemieszczać się dalej. Przeszkody można pokonaz albo na drodze fluktuacji termicznych lub pod wpływem przylozonego naprezenia zewnętrznego. Nparezenia potrzebne do uruchomienia dyslokacji sa tym wiekssze, im mniejsze sa odleglosci miedzy wystepujacymi w krysztale przeszkodami jednorodne roztwory stałe – dodatki stopowe rozpuszczają się w sieci danego metalu, tworząc roztwor staly, przy czym rozpuszczalność poszczególnych skladnikow może zmieniac się w zakresie od mniej niż 0,01 do 100%. Roztwory stale (jednorodna faza o wiązaniu metalicznym) powstają gdy w skład sieci krystalicznej czystego składnika wchodzą atomy domieszki. Po dodaniu składnika rozpuszczanego struktura krystaliczna rozpuszczalnika pozostaje niezmieniona. W zaleznosci od rozmieszczenia atomow domieszek w sieci krystalicznej rozpuszczalnika mogą powstawać roztwory roznowezlowe lub miedzywezlowe. Zgodnie z tzw. Regulami Hume’a i Rothery’ego tworzeniu roztworow stalych sprzyjają: -podobne promienie atomowe (do 15% roznicy). –ten sam typ struktury krystalicznej. –podobna elektroujemność. –jednakowa wartosciowosc.roztwor miedzywezlowy tworza male atomy (wegiel, bor i większość gazow) rozmieszczone przypadkowo w lukach miedzy większymi atomami. Roztwory te maja rozpuszczalność ograniczona do kilku%. Ich struktura ma bardzo istotny wpływ na właściwości stopu. Fazy międzymetaliczne sa tworzone przez metale i maja inna strukturę niż czyste składniki, które je tworza oraz określone rozmieszczenie skladnikow w wezlach sieci krystalicznej. Do faz międzymetalicznych zaliczami m.in. CuZn₃ , MgCu₂ , Al₂Cu. Faza miedzymetaliczna wykazujaca roznice w stosunku do składu stechiometrycznego nazywana jest wtornym roztworem stalym. Do faz miedzywezlowych i o zlozonej strukturze zaliczamy fazy, w skład których wchodzi metal przejściowy i niemetal. Sa to borki wodorki wegliki i azotki. W strukturze krystalicznej wezly sieci obsadzone sa atomami metali, a przestrzenie miedzywezlowe atomami niemetali. Związki te sa bardzo twarde i kruche oraz wykazują przewodnictwo elektryczne. Fazy te ze względu na swoje wlasciowosci maja istotne znaczenie przy zwiększaniu wytrzymalosci stopow. Gestosc – masa jednostki objetosci, dla substancji jednorodnych okreslana jakos stosunek masy do objetosci. Jest cecha charakterystyczna meterialu i w określonych warunkach standardowych stanowi jedna z najważniejszych cech materialu konstrukcyjnego – sluzy do obliczania masy i ciężaru określonej objetosci materialu. Gestosc materialu (substancji) zalezna jest od rodzaju atomu, z jakiego jest on zbudowany oraz sposobu ich rozmieszczenia w przestrzeni. Weglik wolframu G- 14-17Mg/m³, molibden i jego stopy 10-13,7 Mg/m³ Grafit 1,8Mg/m³ Sztywnosc // liczba Poissona jest współczynnikiem proporcjonalności miedzy liniowym odkształceniem wzdluznym i liniowym odkształceniem poprzecznym. Wspolczynnik ten jest różny dla roznych materiałów i określa ich zachowanie podczas rozciągania Prawo hooke’a formuluje zaleznosc miedzy naprezeniem a odkształceniem sprężystym i definiuj modul sprezystosci wzdluznej. Wytrzymalosc statyczna (odporność na działanie naprezen stalych lub jednostajnie narastających) materiałów konstrukcyjnych wyraza naprezenie, po przekroczeniu którego material odksztalca se plastycznie lub peka. Zależne jest to od tego, czy odkształceniu poddajemy materialy kruche czy sprężysto- plastyczne. Wytrzymalosc statyczna oraz właściwości plastyczne materiałów wyznacz się w probie rozciągania, w której znormalizowana probke poddaje się działaniu narastającego naprezenia i rejestruje się zmiane odkształcenia. W poczatkowym etapie rozciagaaania metali wykres ma charakter prostoliniowy. W zakresie tym odkształcenia sa niewielkie i proporcjonalne do przylozonego naprezenia. Zakres proporcjonalności odnosi się do odksztalcen sprężystych i potwierdza prawo Hooke’a. po przekroczeniu naprezenia Re zwanego granica plastyczności metal zaczyna odksztalcac się plastycznie i na wykresie pojawia się odchylenie od linii prostej. W związku z tym ze dla wieli krzywych rozciągania precyzyjne wyznaczenie tego punktu jest utrudnione, wprowadzono pojecie umownej granicy plastyczności. Dla metali czyli materiałów sprężysto plastycznych, umowna granica plastyczności jest miara wytrzymalosci statycznej. Stopy metali wykazują często gorna i dolna granice plastyczności. Po osiegnieciu gornej granicy plastyczności widoczny jest przyrost odkształcenia bez przyrostu sily rozciagajacej, a nawet przy chwilowych jej spadkach. Często wahania naprezen niezbędnych do dalszego odkształcenia powtarzają się kika razy, przy czym zawsze sa mniejsze od naprezenia, które zapoczatkowalo odkształcenie plastyczne. Związane jest to z kotwiczeniem dyslokacji poprzez atomy domieszek, skupiające się wokół dyslokacji. Gorna granica plastyczności odpowiada naprezeniu potrzebnemu do oderwania dyslokacji z miejsc zaktwiczenia, a dolna granica odpowiada naprezeniu potrzebnemu do poruszania dyslokacji, które się uwolnily. Gorna granica plastyczności jest to naprezenie rozciagajace, przy którym zachodzi nagle wydluzenie probki oraz spadek naprezenia. Dolna granica plastyczności jest to minimalne naprezenie wystepujace po przekroczeniu gornej granicy plast. Dla materiałów sprężysto plastycznych umowna granica plastyczności lub gorna granica plastyczności wyznacza dla danego materialu dopuszczalne naprezenia na rozciąganie. Zmeczenie materiałów obniżanie się wytrzymalosci przy działaniu naprezen zmiennych, obciążenia te prowadza do powstawania mikropęknięć i późniejszej propagacji lub tez propagacji już istniejących pekniec. Twardość cecha cial stalych swiadczaca o podatności lub odporności na odkształcenia plastyczne pod wpływem zewnętrznego nacisku sil skupionych działających na jego powierzchnie. Twardość jest istotna charakterystyka materiałów konstrukcyjnych. Metody klasyfikacji i pomiarow twardości. Metoda rockwella stosowana dla szerokiego zakresu stopow metali poczawszy od stali hartowanych poprzez stale w stanie zmiękczonym oraz stopy metali nieżelaznych. Polega ona na pomiarze glebokosci odcisku dokonanego wzorcowym stozkiem diamentowym lub hartowana stalowa kulka. Metoda latwa gdyż wartość twardości odczytywana jest na specjalnym wskaźniku. Dodatkowa zaleta jest to ze jest ona nieniszczaca i pozostawia na badanym przedmiocie tylko niewielka skaze. Twardosc w tej skali oznaczana jest HR. Metoda Brinella: pomiar dokonywany poprzez wciskanie w probke metalu kulki ze stali hartowanej lub z weglikow spiekanych. Srednica kulki i sila docisku zależy od rodzaju materialu i grubości probki. Oznaczana jest HB. Twardość wyznaczana jest jako iloraz wartości sily docisku do pola powierzchni uzyskanego odcisku. Metoda Vickersa pomiar dokonywany jest diamentowym ostrosłupem o kwadratowej podstawie i kacie rozwarcia 136^o . twardość w tej skali oznaczana jest HVC. Wyznaczana jako iloraz wartości sily do powierzchni pobocznicy odcisku. Pomiar twardości gumy i elastomerow Metoda IRHD jest zblizona zasada działania do metody Rockwella. Twardościomierze IRHD sa wyposażone we wglebnik w kształcie kulki, który jest wciskany w probke z obciążeniem wstępnym i glownym. Mierzona jest roznica wglebien i przeliczana bezpośrednio na wynik w stopniach IRHD. Metoda Shore’a twardość gumy okreslana jest jako latwosc z jaka iglica o specjlanym kształcie zaglebia się w probke. W zaleznosci od sily nacisku oraz stosowanego wglebnika wyroznia się wiele skal Shore’a . Najczęściej stosowanymi sa: skala A dla gum miękkich oraz skala D dla gum i tworzyw twardych i bardzo twardych. Okreseleni twardosci odbywa się poprzez poiar zagłębienia wglebnika w badany material. Wiazkosc opisuje odporność materialuna rozprzestrzenianie się w nim istniejących lub tez powstałych w czasie eksploatacji mikrpekniec. Jest wartoscia energii wymaganej do utworzenia pekniecia o powierzchni jednostkowej. Materialy charakteryzujące się wysoka odpornoscia na nagle pekania maja zdolność plastycznego odkształcenia, a tym samym pochlaniaja duza ilość energii związanej z odkształceniem plastycznym, co oznacza ze propagacja pekniecia w tych materiałach zachodzi trudno. Przeciwieństwem wiazkowosci jest kruchość. Materialy kruche maja możliwość odkształcenia plastycznego w zakresie i mogą przyjąć znacznie mniej energii niż materialy o dużej wiazkowosci i tym samym propagacja pekniec zachodzi w nich znacznie latwiej. Odporność na pekanie jest niezwykle istotnym parametrem okreslajacym właściwości danego materialu, a zwłaszcza materialu konstrukcyjnego. Materialy o wysokich wlasciwosciach mechanicznych niejednokrotnie posiadaja niska odpornosc na pekanie. Zastosowanie takiego materialu do konstrukcji, która podlega obciążeniom dynamicznym, może doprowadzić do zniszczenia konstrukcji wskutek nagłego pekania jej elementow. Na odporność materialu na pekanie istotny wpływ ma temperatura eksploatacji. Scieralnosc podatność materialu na scierani. Inaczej podatność materialu do zmniejszania objetosci lub masy pod wpływem działania sil scieralnych. Najczęściej spotykane rodzaje zużycia matieralow można zaliczyć –zuzywanie scierne, które jest związane z duza chropowatoscia powierzchni styku. –zuzywanie zmęczeniowe spowodowane jest przez cykliczne zmienne odkształcenia warstwy wierzchniej, z powodu tego na powierzchni powstają mikropekniecia, których dalszy rozwój powoduje wykruszanie materialu. –zuzywanie erozyjne powstaje w wyniku uderzania drobnych czastek o powierzchnie materialu, powodując ubytek materialu zwany erozja –zuzywanie chemiczne wystepuje w skutek reakcji chemicznych zachodzących miedzy wspolpracujacymi materiałami, w których nzachodzi proces tarcia./. Scieralnosc zależy od budowy materialu, jego twardości i elastyczności. Pełzanie materiałów zjawisko ciągłego plastycznego odkształcania się materialu znajdującego się pod stalym obciążeniem. W temperaturze pokojowej pełzanie wykazuje np. olow, cyna i cynk. Pełzanie materiałów jest wlasnoscia niekorzystna niekiedy dyskfalifikujacazastosowanie materialu do elementow konstrukcyjnych. Wytrzymalosc na pełzanie jest to wartość stałego obciążenia podzielone przez przekroj początkowy probki, które po upływie określonego czasu działania w danej stalej temp spowoduje rozerwanie probki. Umocnienie roztworowe pierwiastki rozpuszczone w materiale macierzystym tworza defekty struktury krystalicznej i staja się przeszkodami dla ruchu dyslokacji. Umocnienie roztworowe jest wynikiem: -blokowania dyslokacji = atomy rozpuszczone tworza skupiska wokół rdzeni dyslokacji i je blokują. Do uruchomienia tak zakotwiczonych dyslokacji wymagane jest naprezenie większe od naprezenia krytycznego. – utrudnienia ruchu dyslokacji wynikającego z powstałego w sieci krystalicznej pola naprezen powodującego wzrost naprezenia stycznego niezbędnego do uruchomienia dyslokacji. Stopien umocnienia roztworowego zależny jest od tego jaki roztwor (miedzywezlowy czy roznowezlowy) tworza dodatki stopowe w strukturze osnowy oraz od stężenia dodatku stopowego w roztworze. Efektywne względne umocnienie na jednostke koncentracji składnika stopowego jest większe dla roztworow miedzywezlowych, związane jest to z rodzajem i wielkoscia odkształcenia sieci krystalicznej osnowy. Dla obu rodzajow roztworow wraz ze wzrostem stężenia roztworu wzrasta naprezenie styczne do uruchomienia dyslokacji. Umocnienie wydzieleniowe umocnienie wydzieleniowe i dyspersyjne polega na wytworzeniu w ziarnach drobnych czastek o odmiennej strukturze krystolograficznej niż osnowa. Obecność faz obcych stanowi zrodło znacznego umocnienia materialu wynikającego z oddziaływania dyslokacji z rozmieszczonymi w ziarnie czastkami. Stopien umocnienia zależy jest od składu chemicznego czastki (rodzaj wiązania miedzy atomami) ich wielkości, liczby oraz rozmieszczenia w ziarnie. Wyróżniamy 2 rodzaje umocnienia: -wydzieleniowe w którym czastki powstaja w wyniku obrobki cieplnej stopu. –dyspersyjne w którym czastki wprowadzane sa z zewnątrz w postaci dyspersyjnych czastek. Umocnienie przez rozdrobnienie ziarn w polikrystalicznych materiałach metalowych przeszkodami dla ruchu dyslokacji sa również granice ziarn, na których zachodzi spiętrzanie się i kotwiczenie dyslokacji. Granica ziarna stanowi przszkode dla ruchu dyslokacj, ponieważ orientacja struktur krystalograficznych sąsiadujących ziarn jest rozna, a nieregularne ulozenie atomow na granicy zaburza ciaglosc płaszczyzn poślizgu pomiędzy ziarnami. Spiętrzenie dyslokacji na granicy ziarna powoduje pojawienie się dodatkowego pola naprezen, co w konsekwencji jest kolejnym czynnikiem umacniającym material. Umocnienie odkształceniowe w procesie odkształcenia pod wpływem naprezen zewnętrznych wzrasta w materiale gestosc dyslokacji. Dyslokacje przy wzrastającej gestosci zaczynają się nawzajem blokować co prowadzi do zwiększenia naprężania stycznego niezbędnego do ich uruchomienia. Jeżeli w procesie odkształcania uruchomionych jest jednocześnie kilka systemow poślizgu, to dyslokacje poruszające się w przecinających się płaszczyznach oddzialuja ze sobą i gromadzą się w coraz większych ilościach, a ich rozkład w odksztalcanym materiale jest nierównomierny. Rezultatem odkształcenia metalu jest jego umocnienie ujawniające się wzrostem oporu przy jego odkształcaniu. Umocnienie metali pod wpływem odkształcenia z jednej storny zwieksza właściwości wytrzmalosciowe a z drugiej obniza właściwości plastyczne, co niejednokrotnie jest zjawiskiem niekorzystnym. Zdrowienie jest pierwszym etapem powrotu materialu do stanu równowagi. Jest procesem aktywowanym cieplnie. Rekrystalizacja jest również procesem aktywowanym cieplnie pierwotna zachodzi przez tworzenie zarodkow nowych nieodkształconych ziarn i ich rozrostu. Proces ten polega na powstaniu i migracji szerokokatowych granic ziarn. Przebiega w stanie stalym a jego sila napedowa jest zmniejszenie zmagazynowanej energii odkształcenia pozostałej po procesie zdrowienia. Zarodki rosnąć tworza nowe ziarna. Wtorna rowniez wystepuje po zakończeniu rekrystalizacji pierwotnej i polega na slektywnym rozroście niektórych ziarn kosztem innych. Przebiega w wysokich temp i zachodzi w przypadku, gdy po rekrystalizacji pierwotnej wystepuje w strukturze duże zróżnicowanie wielkości ziarn. Charakterystyczna cecha materialu o strukturze gruboziarnistej jest wysoka kruchość. Rozrost ziarna zachodzi bezpośrednio po zakończeniu rekrystalizacji pierwotnej. Istota procesu jest ciagly równomierny wzrost sredniej wielkości ziarna. Jest w większości przypadkow zjawiskiem niekorzystnym i należy go unikac. Możliwe jest to miedzy innymi przez rozmieszczenie w strukturze dyspersyjnych wydzielen, które przez blokowanie migrujących granic, utrzymują drobnoziarnista strukturę w wysokich temp.

Reguła faz Gibbsa mowi ze w danym układzie liczba stopni swobody S jest rowna liczbie skladnikow niezależnych (n), pomniejszonych o liczbe faz (f) plus dwa S=n-f+2. Jako liczbe stopni swobody w danym układzie rozumiemy liczbe niezależnych czynnikow zewnętrznych i wewnętrznych (temp, ciśnienie, skład chem.) które mogą być dowolnie zmieniane pod warunkiem, ze nie wywoła to zmiany liczby faz w układzie. Biorac pod uwagę ze przemiany fazowe zachodzące w metalach i ich stopach na ogol przebiegają przy nieznacznych zmianach ciśnienia atmosferycznego przy opracowaniu ukladow równowagi pomijany jest wpływ ciśnienia. Wtedy zaleznosc opisujaca regule faz przyjmuje postac S=n-f+1 . Z analizy reguly faz Gibbsa dla krzepnięcia czystego metalu przy stalym ciśnieniu wynika, ze rownowaga miedzy faza stala i ciekla może istnieć jedynie w stalej temp. W takim układzie wystepuje jeden składnik n=1 i dwie fazy: ciekla i stała f=2 stad S=0, czyli układ jest niezmienny. 2-skladnikowy układ. W układzie dwuskładnikowym liczba stopni swoboy może przyjmować nastepujace wartości. –S=0 uklad jest wtedy niezmienny, co oznacza ze aby zachować rownowage miedzy fazami nie można zmienić zadnego z czynnikow (stężenia zadnej z faz ani temp.) S=1 uklad jest jednozmienny, co oznacza ze nie naruszając równowagi miedzy fazami można w pewnym zakresie zmienić albo stężenie jedenj z faz albo temp. S=2 uklad jest dwuzmienny co oznacza ze nie naruszając równowagi miedzy fazami można zmienić w pewnym zakresiedwa czynniki stężenie jednej z faz i temp. Albo przy stalej temp. Stężenie dwóch faz układu..// W układach dwuskładnikowych znajdujących się pod stalym ciśnieniem proces krystalizacji może przebiegac w stalej temp. Lub w pewnym zakresie temp./. Etapy krzepnięcia układu dwuskładnikowego bez przystanku temp. –krzepniecie pierwszego stopu o składzie, Co (40% składnika A i 60% skl. B ) rozpoczyna się w temp. Tk, wyznaczonej przez pkt przecięcia linii pinowej okreslajacej jego skład z linia likwidus. –krysztaly roztworu stałego krzepnące w temp. Tk sa bogatsze w skl. A w porównaniu do składu stopu Co. Skład ich wynosi 80%A i 20%B i wyznaczany jest przez punkt przecięcia linii wyznaczających temp. Tk z linia solidus. Powoduje to pozostawienie nadmiaru skl. B w cieczy. –w konsekwencji w kolejnych etapach przemiany krystalizuje ciecz o coraz większym stężeniu składnika B i wraz ze miana składu cieczy zmienia się temp krzepnięcia. –ciagly proces wzbogacania cieczy w sklB powoduje, iż w kolejnych etapach krzepnięcia przemianie ulega faza ciekla o zmiennym składzie i w konsekwencji mamy ciagly spadek temp. Krystalizacji, a tym samym brak przystanku temp. Na krzywej chłodzenia. –rownowagowe składy faz dla stopu o składzie C0 w temp od Tkdo T3 wyznaczaja punkty przecięcia izoterm odpowiednio z linia solidus dla fazy stalej i linia likwidus dla fazy cieklej. Uklad równowagi fazowej z eutektyka dla skl. Niewykazujących rozpuszcz. W stanie stalym oraz krzywa studzenia dla stopu o składzie eutektycznym… przemiana zachodzi w stalej temp, bez zmiany składu chem. Poszczególnych faz. Z fazy cieklej powstają jednocześnie dwie fazy stale. Nazywana jest przemiana eutektyczna otrzymujemy stop który jest mieszanina dwóch faz Składy stopow (1) zawiera 95% pierw. B i 5% pierw A, zaczyna krystalizować w temp. Tk1. Krystalizacja przebiega w zmiennej temp. Po zakończeniu stop sklada się z krysztalow roztworu stałego pierw A w B i jest materialem jednofazowym. Przy dalszym chłodzeniu nie zachodzą już żadne przemiany fazowe (2) – zawira 85% pierw B i 15% pierw A. zaczyna krystalizować w temp Tk2. Krystalizacja przebiega jak dla stopu 1. Po krystalizacji stop ma budowę jednofazowa roztworu stałego. Przy dalszym chłodzeniu gdy punkt okreslajacy stans topu znajduje się w polu jednofazowym nie zachodzą przemiany. Dane zawarte w układach równowagi daja wiele informacji służących do określenia właściwości stopow z danego układu. Układy równowagi fazowej przedstawiają w sposób graficzny stan poszczególnych stopow i można na ich podstawie okreslic: -liczbe i rodzaj faz, z jakich stop jest zbudowany, -sklad chemiczny poszczególnych faz, -ich udział procentowy… Parametry te wplywaja w istotny sposób na właściwości stopow. Linie wykresu okreslaja –temp początku i/lub końca przemian fazowych (krzepnięcia, zmiany rozpuszcz., przemiany alotropowej, tworzenia faz międzymetalicznych itp.) dla danego składu stopu. –przy zmianie temp., zmiany składu chem faz bedacych w równowadze./. Czyli można na ich podstawie oceniac, jakie przemiany w fazie cieklej i stalej zachodzą w stopie w trakcie jego wolnego chłodzenia. Zmiany stanu stopu określone na wykresach równowagi fazowej odpowiadają warunkom równowagi i nie uwzgledniaja zjawisk przgrzania lub przechłodzenia, które w praktyce wystepuja. Dlatego tez, poza danymi uzyskanymi z wykresow równowagi należy, uzyskac informacje dotyczące kinetyki poszczególnych przemian fazowych. Mimo ze rzeczywiste predosci chłodzenia sa często znacznie większe, to informacje uzyskane z ukladow równowagi pozwalają na określenie parametrow obrobek ciepnych oraz swiadome kształtowanie struktury stopow, a tym samym kształtowanie ich właściwości 3.9 przedstawia układ równowagi dla metali, przy określonym stężeniu skladnikow

Układ równowagi Fe-C czyste zelazo jest lsniace, srebrzystym miękkim i stosunkowo trudnotopliwym metalem o gestosci 7,87Mg/m3. Techniczne odmiany zelaza: zelazo chemiczne czyste – otrzymane przez redukcje tlenkow, zelazo elektrolityczne, zelazo karbonylkowe – otrzymane w postaci proszku przez dysocjacje termiczna piecikarbonylku zelaza oraz zelazo i svea otrzymane metodami metalurgicznymi.

	Zelazo elektrolityczne – zawart. Domieszek (0,02-0,07%)	Zelazo karbonylkowe – zawart. Domi. 0,01-0,7%
Twardosc	40-45% HB	50-80% HB
Wytrzymalosc na rozciaganie	Rm=180-250[MPa]	Rm=200-270[MPa]
Granica plastycznosci	Re=100-140[MPa]	Re=90-170[MPa]
Wydluzenie	A10=50-40%	A10=40-30%
Moduł sprezystosci	E=206000[MPa]	E=203000[MPa]

Zelazo jest pierwiastkiem wystepujacym w dwóch odmianachkrystolograficznych Feα o strukturze przestrzennie centrowalnej (RPC,A2) oraz Feγ o strukturze regularnej sciennie centrowalnej (RSC, A1) dlatego krzywej chłodzenia poza krystalizacja widoczne sa również przemiany alotropowe. Odmiana alotropowa Feα w zakresie temp od 20- charakteryzuje się znaczna przenikalnoscia magnetyczna i jest zaliczana do ciala ferromagnetycznych. W temp. traci własności ferromag. Nie zmieniając sieci krystalicznej i w zakresie temp. 770- wystepuje, jako odmiana alotropowa paramagnetyczna. Jeśli jeden ze skladnikow stopu ma dwie odmiany alotropowe, to bardzo często w takich układach pozaprzemiana alotropowa wystepuje w stanie stalym przemiany eutektoidalna i perytektoidalna. Przemiana alotropowa jest to przemiana jednej struktury krystolograficznej na inna (α->γ) Przemiana eutektoidalna jest przemiana w której biora udział trzy fazy. Faza stała przemienia się jednocześnie w dwie inne fazy stałe.(α->β+γ). Przemiana perytektoidalna to przemiana, podczas której w czasie chłodzenia dwie fazy stale reagują ze sobą i powstaje jedna – nowa faza stała (α+β->γ). Podstawa wszelkich rozwazan w metaloznawstwie stopow zelaza z weglem jest układ równowagi fazowej Fe-C. układ ten ma ogromne znaczenie praktyczne, ponieważ wystepujace w nim przemiany stanowią podstawe otrzymywania powszechnie stosowanych stopow zelaza z weglem (stali i zeliw) stanowiących 90% udziału masowego wszystkich metalicznych metarialow konstrukcyjnych. Wykres ten ma dwie wersje: metastabilna odnoszaca się do układu Fe-Fe₃C (linia ciagla) –stabilna,, opisujaca układ Fe-grafit (linia przerywana). Wykres Fe-Fe₃C odzwierciedla rownowage fazowa w stalach oraz surówkach i zeliwach białych, a wykres Fe-grafit opisuje rownowage w stopach (zeliwach szarych) zawierających wegiel w postaci wolnej –grafitu. Ponieważ w rzeczywistych warunkach krystalizacji pierwotnej, stopow Fe-C latwiej tworzy się układ Fe-Fe₃C, dlatego został on zbadany dokładniej i jest stosowany powszechnie. Układ zelazo wegiel jest układem zlozonym, w którym wystepuja przemiany eutektyczna, perytektyczna i eutektoidalna. Analiza mikrostruktur, jakie tworza się w tym układzie pod wpływem zmian zawartości wegla i zachodzących przemian jest podstawa wielu procesow technologicznych stosowanych do stopow Fe-C. dzięki tym przemianom stasujac rozne zabiegi cieplne można ksztaltowac i otrzymywać rowne mikrostruktury, a w konsekwencji wymagane właściwości mechaniczne stopow zelaza. Składniki fazowe układu Fe-C./ Ferryt (α) – miedzywezlowy roztow staly wegla w Feα o strukturze regularnej przestrzennie centrowanej. Male rozmiary luk w sieci Feα sa przyczyna malej rozpuszcz. Wegla. Max rozpuszcz. Wegla wynosi od 0,8% w temp przemiany eutektoidalnej do 2,11% w temp przemiany eutektycznej. Austenit charakteryzuje się dobrymi wlasciwosciami wytrzymalosciowymi (Rm=750MPa, twrdosc=200HB) oraz bardzo dobrymi plastycznymi (A5=50%) Cementyt (Fe₃C) –metastabilny weglik zelaza o strukturze rombowej z dominującym wiązaniem metalicznym miedzy atomami Fe i kowalencyjnym miedzy atomami Fe i C. zawartość wegla w cementycie wynosi 6,67% wag. (25% at.). jest twarda i krucha faza (ok. 800HB) wydzielajaca się w trakcie chłodzenia w roznych zakresach temp. Jako: cementyt pierwszorzedowy –podczas krzepnięcia cementyt drugorzędowy –wydziela się z austenitu w wyniku malejącej rozpuszczalności wegla w Feγ wraz z obniżeniem temp oraz jako jeden ze skladnikow mieszaniny eutektoidalnej, cementyt trzeciorzędowy –podczas obniżania temp stopu wydziela się z ferrytu wskutek malejącej rozp. Wegla w Feα Grafit siec heksagonalna powstaje w wyniku powiazan heksagonalnych warstw atomowych silami van der Waalsa. Grafit jest b. miekki wysoka wytrzymalosc ma tylko wzdłuż równoległych heksagonalnych płaszczyzn, w których wystepuje wiązanie kowalencyjne. Właściwości wytrzymalosciowe grafitu sa takie male, ze jego wydzielenia traktowane sa, jako nieciaglosc metalowej osnowy stopu. O wlasciwosciach stopow z grafitem (zeliwa szare) decyduje kształt, wielkość i rozmieszczenie wydzielen grafitu. Uklad równowagi, którego wykres przedstawiono (rys. 6.2) opisany jest fazowo. Na rysunku α oznacza roztwor staly wegla w odmianie alotropowej Feα γ-roztwor staly wegla wodmianie alotropowej Feγ, natomiast wglik zelaza oznaczony jest wzorem Fe3C. w temp otoczenia istnieja tylko dwie fazy αi Fe3C, których udzialy w stopach zaleza od zawartości wegla. W układzie obok przemian alotropowej zelaza zachodzą nastepujace przemiany: -w temp zachodzi przemiana perytektyczna, w wyniku, której wcześniej powstale krysztaly fazy α reagując z roztworem ciekłym L, tworza krysztaly fazy γ α+L->γ -w temp roztwor ciekly o składzie takim jak w punkcie C, krzepnac, przechodzi w miezanine eutektyczna dwóch faz stalych: cementytu (Fe3C) i nasyconego roztworu stałego γ o składzie punktu E: Lc->Fe₃C+γ_E -w temp faza γ o składzie jak w punkcie S ulega rozpadowi na mieszaninę eutektoidalna zlozona z cementytu (Fe₃C) i nasyconego roztworu stałego o składzie α jak w punkcie P γ_S->Fe₃C+α_P Przemiana eutektoidalna jest podstawa kształtowania mikrostruktury, a tym samym wlasciowosci stali. Jeżeli rozwazyc, jako pierwszy stop o składzie eutektoidalnym (zawierający 0,8% wegla) i rozpatrzyć przemiany zachodzące podczas chłodzenia austenitu, to w początkowym okresie chłodzenia zachodzi jedynie schłodzenie austenitu (obszar jednofazowy – nie zachodzą żadne przemiany). Z chwila osiagniecia przezeń temp przemiany eutektoidalnej, austenit rozpada się w mieszaninę, ulozonych na przemian, plytek ferrytu i cementytu drugorzędowego – zwana perlitem. Przemiana eutektoidalna (perlityczna) γ->Fe₃C γ-roztworwegla o żelazie RSC zawierający 0,8% wag. C -> α-(roztwor wegla o żelazie RPC zawierający 0,035% wag C) + Fe3C (zawierający 6,67% wag. C) przemiana perlityczna jest przemiana dyfuzyjna, która sklada się z etapu zarodkowania i wzrostu dyfuzyjnego nowej fazy. Rozpoczyna ja zarodkowanie cementytu na granicach ziaren austenitu. Zawartośc wegla w austenicie zmniejsza się na skutek rozrastania się zarodkow cemntytu, az w końcu austenit podlega przemianie alotropowej Feγ->Feα. Po zakończeniu przemiany, która odbywa się w stalej temp, nastepuje obniżenie temp, któremu ze względu na zmiejszajaca się rozpuszczalność wegla w ferrycie (ze spadkiem temp) towarzyszy wydzielanie cementytu trzeciorzędowego. Ledeburyt – mieszanina eutektyczna austenitu i Fe3C (pierwszorzedowego), powstajaca podczas krzepnięcia ciekłego stopu o zawartości 4,3%C. ledeburyt jest składnikiem, tzw. Zeliwa białego o bardzo dużej twardości. Perlit –mieszanina eutektoidalna ferrytu i Fe3C (drugorzedowego) powstajaca z rozpadu austenitu o zawartości 0,8%C. perlitma najczęściej budowę plytkowa, w której plytki ferrytu sa ulozone na przemian z plytkami cementytu drugrzedowego Stal ferrytyczna struktura stopu- 0,02%C – ferryt +Fe3C –ferryt z wydzieleniami Fe3C na granicach ziaren, -stal konstrukcyjna najczęściej umacniana odkształceniowo, -np. gwoździe, wkręty, -przyspieszone chłodzenie zabezpiecza zwykle przed wydzieleniami cementytu-ferryt nieznacznie przesycony weglem Stal ferrytyczno-perlityczna około 50% ferrytu i 50% perlitu, -optymalne skojarzenie wytrzymalosci i ciagliwosci, -struktura wyjsciowa stosowana na części maszyn,struktura stopu – 0,2%C – ferryt + perlit –zdecydowana przewaga udziału ferrytu nad perlitem, -wysoka ciągliwość ale niska wytrzymalosc, -gorna granica %C zapewniajaca latwa spawalnosc stali, -struktura stali konstrukcyjnych (latwo spawalna),, -podwyzszanie wytrzymalosci –dodatek Mn, w inny sposób niż przez wzrost zawartości %C Stal perlityczna –plytkowa mieszanina ferrytu i cementytu, -dyspersja i właściwości zaleza od szybkości chłodzenia, -w jednym ziarnie austenitu powstaje bardzo wiele roznie zorientowanych w przestrzeni kolonii perlitu. Struktura stopu 1,2%C –perlit+Fe3C --wydziela się na granicach ziaren austenitu i może utworzyć ciagla i krucha otoczke,, -siatka cementytu dyskwalifikuje każdy użytkowy wyrob, -usuwanie siatki cementytu wymaga długotrwałego wyzarzania sferoidyzujacego (wydzielenia kulkowe Fe3C). z wykresu CTP wynikają nast. Wnioski: -przemiana austenitu w perlit rozpoczyna się przy pewnym przechłodzeniu, gdy energia mieszaniny ferrytu i cementytu stanie się mniejsza od energii swobodnej austenitu, -przemiana perlityczna wykazuje pewien okres inkubacji, w którym nastepuje wstepna dyfuzja wegla w austenicie, -nieco poniżej temp okres inkubacji przemiany austenitu jest bardzo dlugi, a szybkość przemiany bardzo mala, -ze wzrostem stopnia przechłodzenia szybkość przemiany austenitu znacznie wzrasta i osiąga max w temp około w które okres inkubacyjny jest najkrótszy, a szybkość przemiany max, -w miare dalszego obniazania temp. Szybkość przemiany przechlodzonegoaustenitu maleje i w temp. Około istnieje drugi zakres min szybkości jego rozkładu, -ponizej temp Ms linie początku i końca przemiany austenitu zanikają, co wskazuje ze zachodzaca przemiana austenitu ma inny charakter niż w wyższych temp. Cechy przemiany (dyfuzyjnej) perlitycznej w stopach Fe-C -*atomy przemieszczają się na odleglosc od 1 do 10^6 odleglosci medzyatomowych w wyniku aktywowanego cieplnie procesu dyfuzji, *zgodnie z układem równowagi zachodzi zmiana składu chemicznego faz biorących udział w przemianie, *zachodzi przy pewnym stopniu przechłodzenia, przy większym przechłodzeniu powstają drobniejsze plytki perlitu, wzrost stopniadyspersji perlitu powoduje wzrost jego twardości oraz właściwości wytrzymałościowych, *wykazuje okres inkubacji, w którym nastepuje wstepna dyfuzja wegla w austenicie, *produktem przemiany jest plytkowa mieszanina ferrytu i cementytu, *zarodki perlitu powstają na granicach ziaren austenitu i wzrastają w metastabilny austenit, *może zachodzić w warunkach izotermicznych oraz podczas ciągłego chłodzenia, *szybkość przemiany w znacznym stopniu zalezna jest od temp. *zasieg przemiany zależy od czasu i temp. Przemiana bainityczna jest również przemiana dyfuzyjna. Zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu, jednak z zachowaniem znaczącej dyfuzji wegla. Bainit otrzymuje się przy izotermicznym chłodzeniu stali. *w temp powyżej powstaje bainit gorny. Przemiana rozpoczyna się od dyfuzji wegla, prowadzącej do jego segregacji w austenicie. W mikroobszarach o malej zawartości wegla zachodzi przemiana alotropowa Feγ->Feα.dzieki dyfuzji wegla do austenitu zarodki ferryturozrastaja się w postaci igieł, a na granicy fazowej austenit – ferryt powstają drobne wydzielenia cementytu. Ferryt pozostaje nieznacznie przesycony weglem. Bainit gorny w porównaniu z drobnym perlitem ma nieznacznie wieksza wytrzymalosc i twardość przy zachowaniu dobrej plastyczności. *w temp poniżej powstaje bainit dolny. Przemiana zachodzi podobnie jak w przypadku bainitu gornego, jednak z powodu bardziej utrudnionej dyfuzji zarodkowanie cementytu odbywa się wewnątrz igieł ferrytu. Im nizsza temp tym mniej jest cementytu a stopien przesycenia weglem ferrytu wzrasta. Bainit dolny zwieksza wytrzymalosc i twardość przy zachowaniu stosunkowo dobrej plastyczności. Dzięki krotkozakresowej dyfuzji wegla powstaje mieszanina przesyconego weglem ferrytu oraz weglikow okreslana mianem bainitu. Zaleznie od temp przemiany wyroznia się tzw. Bainit gorny i dolny. Przemiana martenzytyczna zachodzi w wyniku dużego przechłodzenia austenitu uzyskiwanego przez szybkie chłodzenie. Najmniejszaszybkosc chłodzenia w wyniku, której austenit przechodzi w martenzyt, nazywana jest krytyczna szybkoscia chłodzenia. Predkosc chłodzenia musi być na tyle duza, aby ominąć krzywe CTP. Przemiana martezytyczna rozpoczyna się w temp Ms przemiana alotropowa Feγ->Feα ze względu na niska temp, bez udziału dyfuzji umozliwiajacej wydzielanie wegla. Martenzyt powstaje na granicach ziaren austenitu i natychmiast gwałtownie rosnie przyjmując kształt płaskich soczewek. Jest wiec on przesyconym roztworem stalym wegla w Feα. Nadmiar wegla w strukturze Feα znieksztalca strukturę zelaza, tak ze po przemianie martenzyt ma siec tetragonalna. Atomy wegla lokuja się wzdłuż jednego kierunku komórki sześciennej rozpychając ja, co powoduje wzrost objetosci wlasciwej o ok. 2%.warunkiem przebiegu przemiany martenzytycznej jest ciagle obniżanie temp od Ms do Mf. W stalej temp powstawanie mertenzytu ustaje, ponieważ powstale podczas wzrostu soczewek odkształcenie płaszczyzn sieciowych powoduje wzrost energii układu a tym samym zmniejszenie sily napedowej przemiany. Martenzyt ma strukturę iglasta, poniewa soczewki przesyconego weglem ferrytu, w plaszczyznie przecięcia sa podobnie do igieł. Martenzyt ma bardzo dobre właściwości wytrzymalosciowe oraz wysoka twardość związane jest to z powstaniem drobnej struktury iglastej oraz dużym przesyceniekm zelaza weglem. Cechy przemiany (bezdyfuzyjnej) martenzytycznej w stopach Fe-C *atomy zmieniają swoje polozenie w wyniku rozerwania dotychczasowych i tworzenia nowych wiazan atomowych i przemieszczenia na odleglosci mniejsze od odleglosci międzyatomowych, *polega na skoordynowanym przemieszczeniu atomow bez zmiany sąsiedztwa –atomy przemieszczają się jeden po drugim wscisleokreslonej kolejności, *nie zachodzi zmiana składu chemicznego faz biorących udział w przemianie, *zwykle nie zachodzi do końca – pozostaje niewielka ilość austenitu szczątkowego *produktem przemiany jest martenzyt o własnościach zależnych od zawartości wegla oraz o objetosci wlasciwej większej od objetosci austenitu, *pomiędzy sieciami austenitu i martenzytu zachowana jest scisla zaleznosc orientacji – martenzyt jest koherentny z siecia austenitu, *wymaga ciągłego chłodzenia miedzy Ms oraz Mf, *szybkość przemiany nie zależy od temp, *zasieg przemiany zależy jedynie od temp. Przemiany podczas odpuszczania martenzytu martenzyt jest struktura metastabilna, która przy nieznacznym podgrzaniu zaczyna ulegac przemianom prowadzącym do uzyskania struktur równowagowych. Odpuszczanie polega na nagrzani wyrobu o strukturze martenzytycznej do temp umozliwiajacej dyfuzje wegla z martenzytu. W pierwszym stadium (80-) z martenzytu wydzielają się ultradyspersyjne plytki metastabilnego weglika o składzie chemicznym zapisanym w postaci wzoru stechiometrycznego Fe2C-Fe2.4C. Tworzenie weglika odbywa się kosztem zmniejszenia przesycenia mertenzytu, dzięki czemu jego tetragonalnosc systematycznie maleje. Przemiana w tym zakresie zwiazana jest ze skurczem probki. Właściwości –duza twardośc i odporności na scieranie. W zakresie temp (200-) zachodzi slasze wydzielania weglika martenzyt przeksztalca się w martenzyt regularny oraz przekształcenie pewnej ilości austenitu szczątkowego w martenzyt, czego efektem jest wzrost twardości o 2-3 HRC przy równoczesnym zwiększeniu właściwości plastycznych. Ponieważ objetosc wlasciwa austenitu jest mniejsza niż martenzytu, w tym stadium przemiany obserwuje się rozszerzanie się probki. W kolejnym etapie (300-) zachodzi całkowity zanik przesycenia Feα zas stosunkowo szybka dyfuzja umozliwia rownolegle wydzielanie cementytu i przekształcenie weglika w Fe3C który jest bardziej stabilny. W ten sposób powstaje drobnodyspersyjna mieszanina ferrytu i Fe3C. w ostatnim, czwartym stadium odpuszczania, przebiegającym w temp powyżej dokonuje się wzrost submiktoskopowych wydzielen cementytu, który przybiera postac sferoidalna. Przy najwyższych temp odpuszczania procesami dominującymi staje się rozrost ziarna i cementytu drobnoziarnistego, który nosi nazwe sorbitu (odznacza się z reguly wyzsza granica plastyczności i wyższym wydluzeniem i przewężeniem niż ta sama stal o strukturze perlitycznej) Stal – jest przerobionym plastycznie technicznym stopem zelaza z weglem i innymi pierwiastkami zawierającymi masowo więcej zelaza niż jakiegokolwiek innego pierw oraz o zawartości wegla w zasadzie mniejszej niż 2%. Ograniczona liczba stali chromowanych może zawierac więcej, niż 2% lecz 2% jest ogolnie przyjeta wartoscia odrozniajaca stal od zeliwa. Stale w których glownym składnikiem stopowym jest wegiel nazywamy stalami niestopowymi. Procz wegla zawierają one również inne pierw pochadzace z rudy i procesow metalurgicznych. Stale, do których wprowadza się swiadomie w odpowiednich ilościach dodatkowe składniki w celu uzyskania określonych właściwości mechanicznych, fizycznych czy chemicznych nazywamy stalami stopowymi. W obu grupach stali pierwiastki które do ich składu chemicznego przechodzą z rudy i procesow metalurgicznych dzieli się na dwie grupy: zanieczyszczenia (jak P, S, O2,H2), obnizajace właściwości i dodatki (domieszki), które wprowadza się w czasie wytopu stali w celu jej odtlenienia (Si i Al) i związania siarki (Mn) Stopy zelaza z wegla w zaleznosci od zawartości wegla dzielimy na 2 podstawowe grupy: *stale zawierające do 2%wegla,, *zeliwa zawierające od 2-4,5% wegla. Wplyw zawartości wegla na strukturę i właściwości stali na podstawie układu Fe-Fe3C i udziału glownego składnika stopowego – wegla, stale dzieli się na: stale podeutektoidalne (do 0,8%C), stale eutektoidalne (o,8%C) i nadeutektoidalne (0,8-2,06%C). W zaleznosci od zawartości wegla stale niestopowe uzyskują struktury: *stal podeutektoidalna ferrytyczno-perlityczną,, *stal eutektoidalna perlityczną,, *stal nadeutektoidalna perlityczną z cementytem ferrytyczną.. Przy zawartościach wegla mniejszych od 0,1% stal ma strukturę ferrytyczną. Wegiel w stalach niestopowych decyduje o wlasciwosciach mechanicznych. Wzrost jego zawartości powoduje powiększenie się udziału cementytu odpowiedzialnego za umocnienie stopu, gdyż druga faza, wystepujaca w mikrostrukturze czyli ferryt jest roztworem stalym o niskich wlasciwosciach wytrzymałościowych. Cementyt powoduje wzmocnienie stopow zelaza z weglem stanowiąc niejakozbrojenie plastycznej osnowy ferrytycznej. W stalach podeutektoidalnych (zawierających 0,02-0,8%C) wieksza czesc cementytu wystepuje w perlicie, którego udział w strukturze zwieksza się wraz ze wzrostem zawartości wegla i przy zawartości 0,8%C w strukturze wystepuje sam perlit. Dalszy wzrost zawartości wegla powoduje utworzenie się siatki cementytu drugorzędowego na granicach ziarn perlitu.Zmiany mikrostrukturalne spowodowane zwiększeniem zawartości wegla pociagaja za sobą wzrost właściwości wytrzymałościowych. Twardość HB wraz ze zwiększeniem zawartości wegla wzrasta. Wytrzymalosc na rozciąganie Rm rosnie do zawartości wegla ok. 1% a powyżej tej zawartości zaczyna się obnizac. Przyczyna tego jest pojawienie się na granicach ziarn perlitu ciaglej siatki cementytu drugorzędowego, co powuduje, ze stal staje się krucha i latwiej ulega pekaniu.Własciwosci plastyczne stali niestopowych: wydluzenieA, przewężenie Z i udarność K ze wzrostem zawartości wegla maleja. Obnizeja się również właściwości technologiczne jak podatność na odkształcenie itp. 5.1 Wplyw dodatkow stopowych na strukturę i właściwości stali. Dodatki stopowe do stali wprowadza się w celu: *zwiększenia własności wytrzymałościowych stopow (umocnienie roztworowe i wydzieleniowe),, *wywolania zmian strukturalnych,, *uzyskania specjalnych własności fizycznych i chemicznych (np. odporność na korozje) oraz technologicznych,, *zwiększenia hartowności|| W zaleznosci od ilości i rodzaju pierwiastkow stopowych mogą one: *rozpuszczać się w ferrycie lub austenicie,, *tworzyć z żelazem lub miedz sobą fazy międzymetaliczne,, *tworzyć wegliki, azotki lub wegliko-azotki,, *wystepowac w stanie wolnym|| Pierwiastki stopowe rozpuszczone w ferrycie lub austenicie wplywaja glownie na: *właściwości mechaniczne ferrytu i austenitu,, *zmiane temp przemian alotropowych zelaza,, *szybkość dyfuzji,, *zmiane temp początku i końca przemiany martenzytycznej,, *przemiany przy odpuszczaniu. Wplyw pierwiastkow stopowych na właściwości ferrytu pierwiastki stopowe w stalach niskostopowych rozpuszczając się w ferrycie tworza roztwor staly roznowezlowy, co powduje zniekształcenie sieci krystalicznej, a tym samym umocnienie roztworowe i w konsekwencji wzrost właściwości wytrzymałościowych i spadek właściwości plastycznych(rys 5.2). Największy efekt umocnienia wywoluja mangan i krzem nie powodując do zawartości 1% zmiany udarności. Dlatego tez pierwiastki te często sa składnikami stali konstrukcyjnych. Umocnienie roztworowe pierwiastkami stopowymi stali nie ulega likwidacji w wyniku jej przegrzania. Dlatego tez stale te podczas spawania lub pracy w podwyższonych temp nie traca swoich właściwości wytrzymałościowych. Pozostale silnie weglikotworcze pierwiastki nie powodują znacznego umocnienia ferrytu. Tworza natomiast wegliki – w stalach narzędziowych wywolujac umocnienie wydzieleniowe małymi czastkami twardych faz 5.2 Wplyw pierwiastkow stopowych na rozrost ziarn austenitu sklonnosc stali do drobnoziarnistosci lub gruboziarnistosci zależy od klasu chemicznego oraz sposobu odtlenienia stali.Dodatki stopowe zmniejszają sklonnosc ziarna austenitu do rozrostu. Weglikotworcze pierwiastki stopowe takie jak molibden, wanad, wolfram i tytan tworza trudno rozpuszczalne dyspersyjne wegliki, które sa barierami hamującymi rozrost ziaren austenitu. Podobnie działa aluminium dodawana do stali,jako odtleniacz. Tworzy ono w stalach trudnotopliwe tlenki i azotki, które w postaci bardzo dorbnych wydzielen ulozonych na granicach ziarn skutecznie hamuja ich rozrost dopóki nie ulegna rozpuszczeniu. Struktura drobnoziarnista zapewnia wyższe własności mechaniczne, szczególnie rosnie udarność i granica plastyczności w porównaniu do struktury gruboziarnistej.grube ziarno poprawia natomiast dkrawalnosc i zwieksza hartowność.||| Wplyw dodatkow stopowych na przemiany alotropowe zelaza i strukturę stali stopowych Dodatki stopowe rozpuszczają się w żelazie w istotny sposób wplywaja na zmiane temp przemian alotropowych oraz polozenie punktów krytycznych układy Fe-C. Pierwiastki stopowe dzielimy na: austenitotworcze: Mn, Ni, Co , które rozszerzają zakres występowania austenitu,, *ferrytotworcze: Ti, W, V, Mo, Cr, Al., które ograniczają zakres występowania austenitu. Struktura stali stopowej jest zalezna od rodzaju i stężenia pierwiastka stopowego oraz zawartości wegla. Przy niewielkich zawartościach pierwiastkow stopowych rownowagowe struktury stopow nie roznia się istotnie od struktur z układu Fe-Fe3C. Natomiast przy większych odpowiedni: *pierw austenitotworczych uzyskujemy odpowiednio ze wzrostem ich stężenia struktury polastenityczna bedaca mieszanina austenitu i ferrytu oraz strukturę austenityczna,, *pierwiastkow ferrytotworczych przy większych stężeniach uzyskujemy stale polferrytyczne i ferrytyczne. Natomiast przy wysokich stężeniach wegla niezależnie od stężenia pierwiastkow stopowych struktura stali jest ledeburytyczna.Wplyw pierwiastkow stopowych na przemianę przechłodzenia austenitu *pierwiastki weglikotworcze zwiekszaja trwalosci przechłodzenia austenitu.Dodatki pierwiastkow stopowych mogą obnizac lub podwyzszac hartowność. Zwiekszaja: Mn, Mo, Cr, zmniejsza Co oraz pierw silnie weglikotworcze Jeżeli wegliki pierwiastkow stopowych nie zostały rozpuszczone w austenicie to może wystapic zmniejszenie hartowności. Zmniejszenie trwalosci przechlodzonego austenitu jest skutkiem nastepujacych czynnikow: *austenit jest uboższy w składniki stopowe i wegiel, które wystepuja w strukturze w postaci weglikow, *wegliki spelniaja role zarodkow krystalizacji i tym samym zwiekszaja szybkość rozkładu austenitu. *wegliki hamuja rozrost ziarna austenitu, a rozdrobnienie ziarna zniejszaja hartowność, ponieważ zarodki przemiany dyfuzyjnej powstają na granicach ziarn…. Większość pierwiastkow stopowych, z wylaczeniem aluminium i kobaltu obniza temp początku przemiany martezytycznej i zwieksza ilość austenitu szczątkowego. Wpływ pierwiastkow stopowych na proces odpuszczania pierwiaski stopowe zmniejszają szybkość dyfuzji co powoduje przesuniecie wydzielania weglikow podczas odpuszczania stali stopowych do wyższych temp. Opóźnienie procesow dyfuzyjnych jak i utwardzenie ferrytu przez odpuszczania w porównaniu do odpuszczanych stali niestopowych. Mechanizm odpuszczania stali stopowych, do temp 450C jest analogiczny jak stali niestopowych. W temp 450C dyfuzja pierw stopowych jest na tyle duza, ze mogą tworzyć się wegliki stopowe zgodnie z jednym z dwóch mechanizmow: niestabilny w tych warunkach Fe3C ulega rozpuszczeniu i powstają wegliki weglikotworczych dodatkow stopowych lub tez pierwiastkek stopowy koncentruje się w cementycie, który stopniowo zmienia się w weglik innego typu. Powstawanie wysoko despersyjnych weglikow rpowadzi do umocnienia wydzieleniowego stali stopowych. Zjawisko to określa się mianem twardości wtorne. Twardość może wówczas nawet przekroczyć wartość uzyskana bezpośrednio po zahartowaniu

Obróbka cieplna- zespol zabiegow cieplnych prowadzonych w celu wywolania w stanie zmiany struktury stali lyb innych stopow, zapewniających uzyskanie odpowiednich właściwości mechanicznych. Ze względu na czynniki ksztaltujace strukturę wyróżniamy obrobke cieplna zwykla, cieplno-plastyczna oraz cieplno-chemiczna. Parametrami obrobki cieplnej wplywajacymi na przebieg przemian fazowych sa: temperatura wygrzewania, czas wygrzewania, szybkość nagrzewania i chłodzenia. Wyżarzanie –polega na nagrzaniu stali do określonej temp wygrzaniu w tej temp, a natepnie studzeniu. Celem obrobki jest uzyskanie struktur zbliżonych do stanu równowagi.temp wygrzewania w tej obróbce może lezec powyżej lub poniżej temp przemiany eutektoidalnej. Szybkoscchlodzenia materialu po wygrzewaniu w temp powyżej A1, musi być stosunkowo nieznaczna,a by podczas chłodzenia, przy przejściu przez temp przemian, miały czas zajść zgodne z rownowaga zmiany fazowe.6.2 Celem austenityzowania jest zwykle otrzymanie możliwie jednorodnego oraz drobnoziarnistego austenitu, co ma wpływ na przebieg przemian podczas chłodzenia.dlatego przy wygrzewaniu stali do temp austenityzacji należy scisle przestrzegać określonych temp i czasów wygrzewania. Wygrzewanie w wyższych temp jest niekorzystne ze względu na rozrost ziarn austenitu, których wielkość jest tym wieksza im wyzsza jest temp austenityzacji i dluzszy czas wygrzewania. z kolei wielkwielkośćn austenitu decyduje o wielkości ziarn stali po ochłodzeniu. Powstawanie struktury gruboziarnistej prowadzi do zmniejszenia twardości i właściwości wytrzymałościowych stali, dlatego dazy się do zachowania drobnego ziarna austenitu, aby zapewnić drobnoziarnista strukturę stali po ochłodzeniu. Struktura drobnoziarnista w porównaniu do struktury gruboziarnistej zapewnia wyższe własności mechaniczne, szczególnie udarność i granice plastyczności. Grube ziarno poprawia natomiast skrawalnosc i zwieksza hartowność.(wyzarzania z przemiana fazowa) Wyżarzanie ujednorodniajace celem obrobki jest wyrównanie powstałych w wyniku krzepnięcia, niejednorodności składu chemicznego. Polega na nagrzaniu materialu do temp 1000-1200C (ok.100-200C niższej od temp solidusu) dlugotrwalym 15-20h wygrzaniu w tej temp i następnie powolnym chłodzeniu. Prowadzi to do rozrostu ziarna, dlatego konieczna jest kolejna obrobka umozliwiwjaca rozdrobnienie ziarna. Efektem ujednorodnienia jest niewielkie obniżenie właściwości wytrzymałościowych i polepszenie właściwości plastycznych.wyzarzanie normalizujące celem obrobki jest rozdrobnienie ziarna i ujednorodnienie struktury perlityczno – ferretycznej, a tym samym poprawa właściwości wytrzymałościowych. Polega na nagrzaniu stali do temp umozliwiajacej powstanie struktury austenitycznej (30-50C powyżej linii GSE) a następnie na powolnym studzeniu na powietrzu. Stosowane najczęściej do niestopowych stali konstrukcyjnych. Wyżarzanie zupełne rozni się od normalizowania tylko sposobem studzenia stali polegającym na powolnym studzeniu (zwykle z piecem) celemobrobki jest uzyskanie jednorodnej struktury zgodnej z układem Fe-Fe3C a tym samym zmniejszenie twardości, usuniecie naprezen własnych oraz, poprawa ciagliwosci i obrabialności stali. Stosowana zwykle do stali stopowych. Wyzarzanie zmiekczajace-sferoidyzacja celem obrobki jest sferoidyzacja cementytu w perlicie. Stal o takiej strukturze ma minimalna twardość dobra skrawalnosc oraz podatność na odkształcenia plastyczne w czasie obrbki plastycznej na zimno. Polega na nagrzaniu stali do temp zbliżonej do temp. Przemiany eutektoidalnej wygrzaniu w tejtemp i powolny chłodzeniu. Wyżarzanie zmiekczajaceprowadzone jest dla stali nadeutektoidalnych (już w hutach) polepsza skrawalnosc i pozwala na uzyskanie w stalach narzędziowych najkorzystniejszej struktury przed hartowaniem. (wyzarzania bez przemiany fazowej) Wyzarzanie rekrystalizujace ceem obrobki jest usuniecie skutkow odkształcenia plastycznego na zimno –uzyskanie drobnego ziarna i przywrócenie pierwotnych właściwości stopu.zabieg przeprowadza się po obróbce plastycznej na zimno i polega on na nagrzaniu stopu do temp wyższej od temp początku rekrystalizacji, wygrzaniu w tejtemp i chłodzeniu. Wyżarzanie odprezajace celem tego wyzarzania jest usuniecie naprezen własnych bez wywoływania zmian struktury i właściwości.wyzarzanie odprezajace polega na nagrzaniu wyrobu do odpowiedniej temp, a następnie wytrzymaniu w niej przez czas od 0,5-2h i powolnym studzeniu. Stosowane jest o odlewow staliwnych, elementow spawanych oraz utwardzonych przez odkształcenia plastyczne. Wyżarzanie stabilizujące ma na celu zapewnienie niezmienności wymiarowej oraz zmniejszenie naprezen własnych. Przeprowadza się w temp do 150C. najczęściej jest stosowane do narzedni, sprawdzianow, odlewow żeliwnych. Jeżeli wyżarzanie przebiega w temp otoczenia w czasie od kilku miesięcy do kilku lat, to nosi nazwe sezonowania. Hartowanie polega na nagrzaniu stali do temp, w której nastepuje wytworzenie struktury austenitu i następnie szybkim chłodzeniu umozliwiajacym otrzymanie metastabilnej struktury martenzytycznej. Podczas hartowania stali niestopowych oraz stali niskostopowych material nagrzewamy do temp 30-50C powyżej linii GSK (rys 6.4) stale niestopowe chlodzi się glownie w wodzie natomiast stale stopowe mogą być chłodzone wolniej np. w oleju a niekiedy w powietrzu. Stale po hartowaniu charakteryzują się wysoka twardoscia rzedu 60-65 HRC, wysokimi wlasciwosciami wytrzymalosciowymi oraz niskimi wlasciwosciami plastycznymi oraz duza kruchliwoscia. Hartowność jest zdolnoscia stali do tworzenia struktury martenzytycznej podczas chłodzenia z temp austenityzacji.cechami hartowności sa: utwardzalnosc - podatność stali do hartowania, wyrazona najwyzsza twardoscia jaka można osiagnac w wyniku hartowania, przehartownoscia –podatnosc stali do utwardzania się w glab przekroju pod wpływem hartowania. Na hartowność stali wplywaja:1)skład chemiczny stali – dodatki stopowe (szczególnie Mn i Cr) z wyjątkiem kobaltu, jeżeli sa rozpuszczone w austenicie, zwiekszaja hartowność poprzez zmniejszenie krytycznej predkosci chłodzenia. 2)jednorodności austenitu – im wieksza jednorodność austenitu tym hartowność stali jest wieksza 3)wielkość ziarna austenitu – im większe airno tym wieksza hartowność. Proces hartowania dzielimy na: 1)zwykle – polegające na nagrzaniu przedmiotu hartowanego do temp austenityzacji, a następnie szybkiemu studzeniu, poniezej temp początku przemiany martenzytycznej, az do temp otoczenia. Uzyskujemy strukturę martenzytyczna 2)stopniowe – polegające na nagrzaniu przemiotu hartowanego do temp austenizacji a nasptenie chłodzeniu w kapieli otemp nieco wyższej od temp początku przemiany martenzytycznej i przetrzymaniu w tej temp w celu wyrównania temp w całym przekroju przedmiotu. W drugim etapie nastepuje szybkie studzenie do temp otoczenia. Uzyskujemy strukturę martenzytyczna. Obrobka zmniejsza naprezenia własne po hartowaniu. 3)izotermiczne – przeprowadza się tak samo jak hartowanie stopniowe zwiekszajac jedynie czas wytrzymania w kapieli az do zajścia przemiany bainitycznej. Następnie chłodzimy w powietrzu do temp otoczenia. W hartowaniu izotermicznym nie powstaje martenzyt, lecz uzyskujemy strukturę bainitu dolnego. Stal uzyskuje właściwości podobne do stali hartowanej i odpuszczanej. Uzyskujemy znaczace zmieniejszenia naprezen hartowniczych 4)powierzchniowe –przeprowadza się nagrzewając jedynie powierzchnie przedmiotu. Jest rodzajem obrobki powirzchniowej, w której uzyskujemy twardaodporna na scieranie warstwę powierzchniowa i ciągliwy rdzen. Odpuszczanie jest drugim etapem ulepszania cieplnego. Zabieg ten polega na nagrzaniu zahartowanego przedmiotu do temp niższej od temp przemiany eutektoidalnej i wytrzymaniu w tej temp przez czas konieczny do zajścia przemiany. Prowadzi to do zmniejszenia lub usuniecia naprezen własnych oraz przemian wywołujących zmniejszenie twardości i właściwości wytrzymałościowych oraz wzrostu plastyczności stali. Odpuszczanie niskie 150-250C celem zabiegu jest usuniecie naprezen hartowniczychobrabianych elementow, przy zachowaniu wysokiej twardości i odporności na scieranie.struktura stali po niskim odpuszczaniu jest mieszanina martenzytu tetragonalnego, wydzielonego weglika i austenitu szcztkowego. Stosowane jest do stali narzędziowych i lozyskowych. Odpuszczanie srednie 250-500C stosowane jest w celu nadania obrabianym elementom wysokiej granicy sprezystosci oraz dużej wytrzymalosci z jednoczesnym polepszeniem ich właściwości plasycznych. Struktura stali po odpuszczaniu srednim sklada się z martenzytu regularnego i wydzielonego cementytu. Stosowane jest do stali sprężynowych oraz konstrukcyjnych. Odpuszczanie wysokie przeprowadza sw temp wyższej od 500C lecz niższych od A1. Celem zabiegu jest otrzymania najbardziej korzystnych właściwości wytrzymałościowych i plastycznych (dużej udarności i wyzdluzenia) struktura stali po odpuszczaniu wysokim sklada się ze sferoidalnych drobnych wydzielen cementytu w osnowie ferrytu zwanej sorbitem. Stosowane jest glownie do stali konstrukcyjnych. Stal odpuszczana wysoko nadaje się do obrobki skrawaniem.Co się wiaze z odpuszczaniem- zjawisko spadku odporności na pekanie nazywane kruchoscia odpuszczania.udarnosc stali po odpuszczaniu zalezna jest od temp odpuszczania oraz szybkości chłodzenia. Na krzywej udarności w funkcji temp odpuszczania (rys 6.5) widoczne sa dwa minima: w temp ok300C i w zakresie 400-600C zjawisko to nosi odpowiednio nazwe: -kruchosci odpuszczania pierwszego rodzaju,,- kruchości odpuszczania drugiego rodzaju. Kruchość odpuszczania pierwszego rodzaju powstaje podczas dpuszczania stali niestopowych i stopowych, niezależnie od ich składu chemicznego i szybkości chłodzenia po odpuszczeniu. Jest kruchoscia nieodwracalna, dlatego należy unikac odpuszczania w tej temp. Kruchość odpuszczania drugiego rodzaju jest kruchoscia odwracalna, zachodzi powyżej 500C i powolnym chłodzeniu stali stopowych zawierających nikiel, chrom i mangan. Starzenie polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego do temp poniżej granicznej rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temp i powolnym chłodzeniu. Jeżeli proces zachodzi w temp pokojowej to nosi nazwe starzenia samorzutnego lub naturalnego. Starzenie powoduje umocnienie stopu, czyli poprawewlasciwosci wytrzymałościowych i wzrost twardości oraz pogorszenie właściwości plastycznych. Starzenie w zbyt wysokiej temp powoduje tzw. Przestrzenie, nastepuje koagulacja wydzielonych czastek powodujaca zmnijeszenie twardości i wytrzymalosci. Obrobka cieplno-mechniczna jest polaczeniem odkształcenia plastycznego z obrobka cieplna w taki sposób aby przemiana fazowa zachodzila w warunkach wzrostu gestosci defektow sieci wywolanych odkształceniem. Przez taki zabieg można uzyskac wzrost wytrzymalosci bez jednoczesnego spadku plastyczności. Dzielimy na wysokotemperaturowa i niskotemperaturowa. –wysokotemperaturowa hartowanie elementow bezpośrednio po kuciu lub walcowaniu. Obrobka cieplno-chemiczna - Obróbka cieplno-chemiczna – zabieg polega na zmianie składu i mikrostruktury warstwy powierzchniowej. Celem jest podwyższenie np. twardości, odporności na ścieranie albo antykorozyjności.

Wzbogacacze:

- Nawęglanie – polega na wzbogaceniu warstwy powierzchniowej w węgiel (korzyści: patrz pkt. 3)

- Azotowanie – polega na wzbogaceniu warstwy powierzchniowej w azot. Celem zabiegu jest uzyskanie dużej twardości powierzchniowej, zwiększenie odporności na ścieranie oraz zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej (azotowanie utwardzające). Niekiedy celem jest jedynie zwiększenie odporności na czynniki korozyjne (azotowanie antykorozyjne).

[Zeliwa] wpływ wegla i dodatkow stopowych na strukturę i właściwości zeliwa. ZELIWO jest stopem zelaza z weglem oraz innymi pierwiastkami stopowymi takimi jak Si, Mn, P, S, Ni w którym zawartość wegla wynosi, co najmniej 2-4% wegla. Wegiel obniza temp topnienia stopow zelaza, dlatego zeliwa mogą być latwiej topione niż stal. Zeliwa stanowią podstawowe stopy zelaza szeroko stosowane w odlewnictwie i w zaleznosci od składu chemicznego dzielimy je na: niestopowe i stopowe. Natomiast w zaleznosci od postaci w jakiej wystepuje wegiel, rozróżnia się zeliwa: biale- wegiel wystepuje w postaci związanej,, *szare- wegiel wystepuje w postaci wolnej,, *połowiczne- wegiel wystepuje w poastci cementytu i grafitu. Zeliwa biale –strukture zeliwa białego stanowi ledeburyt (mieszanina eutektyczna austenitu i Fe3C). udział wegliko zelaza powoduje, ze zeliwa biale sa materialem twardym i kruchym oraz wykazują zla skrawalnosc. Z tego powodu nie znalazły szerokiego zastosowania. Stanowią natomiast polprodukt do otrzymywania zeliwa ciągliwego (wegiel wyst w postaci grafitu), oraz daja możliwość wytwarzania zeliwa zabielonego, w którym na powierzchni otrzymuje się zeliwo biale natomiast w rdzeniu zeliwo szare. Strukturę taka można uzyskac przez zwiększenie predkosci krystalizacji w miejscach, w których planowane jest uzyskanie zeliwa białego. Otrzymujemy odlewy utwardzane na powierzchni stosowane np. na walki rozrządu. Zeliwa z wydzieleniami grafitu grafit z zeliwach może się tworzyć bezpośrednio z cieczy w procesie krystalizacji oraz podczas przemian fazowych zachodzących w stanie stalym. Występowanie określonej postaci wegla zależne jest od szybkości chłodzenia. Wolniejsze chłodzenie sprzyja powstawaniu fazy równowagowej, czyli gfrafitu. Istotny wpływ na proces grafityzacji wykazują również domieszki zawarte w zeliwach.Si i P ulatwiaja grafityzacje,, Mn i S przeciwdzialaja grafityzacji. Ponadto fosfor zwieksza rzdkoplynnosc poprawiając właściwości odlewnicze zeliw i tworzy odrębny składnik strukturalny, potrojna eutektyke fosforowa zwana steadytem, która powieksza twardość i odporność zeliwa na scieranie, przy większej zawartości wywoluje kruchość w niskiej temp. Natomiast siarka zmniejsza rzadkoplynnosc, dlatego jej zawartość powinna być ograniczona do 0,12%. Sklonnosc do grafityzacji zelazna jest tez od skladnikow stopowych: pierwastki sprzyjające grafityzacji to np. Al., C, Ti, Ni Cu (pierw weglikotworcze) *przeciwdzialace grafityzacji to np. W, Mn, Mo, Cr, V, Mg. Powstający grafit może mieć roznorodna postac: platkow lub wydzielen sferycznych, co w zasadniczysposob decyduje o wlasciwosciach zeliwa. Zeliwa, w których wegiel wystepuje w postaci grafitu dzielimy ze względu na ich ksztal na zeliwa: szare, sferoidalne, ciągliwe. Grafit posiada bardzo mala wytrzymalosc oraz niski modul sprezystosci 20MPa, a jego wydzielenia można traktować jak nieciaglosc w metalicznej osnowie, co wpływa niekorzystnie na właściwości wytrzymalosciowe zeliw. Wpływ na walsciwosci zeliwa maja zarówno rodzaj metalicznej osnowy, jak i postac oraz stopien dyspersji grafitu. Im większy jest udział grafitu i im grubsze saplatki, tym nizsza jest wytrzymalosc i ciagliwosczeliwa. Z kolei zwiększenie w strukturze zeliwa udziału perlitu oraz zwiększenie jego dyspersji poprawia właściwości wytrzymalosciowe. Podstawowym pierwiastkiem wplywajacym na rodzaj osnowy jest wegiel, którego ilość decyduje o tym czy będzie ona: ferrytyczna (faza miekka 115-150HB), ferrytyczno-perlityczna, lub perlityczna (faz twarda 220-240HB) Zeliwa szare z grafitem płatkowym, zwykle i modyfikowane. Mogą mieć strukturę ferrytyczna, ferrytyczno-perlityczna lub perlityczna z wydzieleniami grafitu w postaci nieregularnych platkow roznej wielkości oznaczenia zeliw szarych na podstawie symbolu: EN-GJL-100 G-material odlewany, J-zeliwo, L-(postac grafitu) grafit płatkowy. 100-min. Wytrz. Na rozciąganie 100MPa klasyfikacja zeliw szarych zeliwo szare-zwykle *ferrytyczne, *ferrytyczno-perlityczne, *perlityczne, -modyfikowane *perlityczne zeliwa szare charakteryzują się: niska wytrzymaloscia na rozciąganie(150-250MPa) i zginanie, niska plastycznoscia A=0,5-1%, niska wytrzymaloscia zmeczeniowa i mala wrazliwoscia na działanie wad powierzchniowych, -zdolnoscia do tłumienia drgan, -bardzo dobrymi wlasciwosciami slizgowymi, -dobra obrabialnoscia, -dobrymi wlasciwosciami odleniczymi, -niska cena. Zeliwa modyfikowane zawierające bardzo drobny grafit plastkowy, dzięki czemu ich wytrzymalosc jest znacznie wyzsza niż zeliw szarych. Modyfikowanie zeliwa szarego glowne cele- *uzyskanie krótkich, krępych i tepozakonczonych platkow grafitu o równomiernej wielkości i rozmieszczeniu, *uniezależnienie kształtu, wielkości i sposobu rozmieszczenia grafitu od grubości scianki, *modyfikatory, /stopy nazywane „zelazokrzemem” które po rozpuszczeniu w ciekłym zeliwie tworza związki ulatwiajace zarodkowanie grafitu.