Ad 1

Statyczna próba rozciągania

Jest to próba, w której wyznaczamy parametry wytrzymałościowe i parametry przekrojowe. Wyznaczmy ją w próbie rozciągania.

Parametry materiałów:

1. Własności wytrzymałościowe:

a) Granica sprężystości (R_sp) – naprężenie po przekroczeniu, którego powstają nieznaczne odkształcenia na poziomie 0,001 do 0,03

b) Granica plastyczności- Naprężenie po osiągnięciu, którego następuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki

c) Umowna granica plastyczności - Naprężenie wywołujące w próbce wydłużenie trwałe równe 0,2 długości pomiarowej. Wyznaczamy ją dla materiałów, które charakteryzują się dużą wytrzymałością a nie odznaczają się dużą plastycznością

d) Wytrzymałość na rozciąganie (R_m)- Stosunek największej siły obciągającej w trakcie próby rozciągania do pola początkowego. Granica plastyczności jest zawsze mniejsza od granicy wytrzymałości.

2. Własności (parametry) plastyczne

a) Wydłużenie – (A₅ lub A₁₀) liczba oznaczająca stosunek długości odcinka pomiarowego do średnicy

b) Przewężenie (Z)

Zmiana przekroju

Materiał o wysokiej plastyczności – wydłużenie osiąga powyżej 20

Materiał o niskiej plastyczności – wydłużenie osiąga do 2 – 3

Materiały polimerowe od kilkunastu do kilkudziesięciu MPa

Ad 2

Wytrzymałość na ściskanie

Twardość – opór, jaki stawia materiał podczas wciskania w niego innego materiału.

Skala Mohsa – jest to skala od 1 do 10, gdzie 1 to materiał najbardziej miękki, a 10 najbardziej twardy

1 – Talk 2 – Gips 3 – Kalcyt 4 – Fluoryt 5 – Apatyt 6 – Ortoplast 7 – Kwarc 8 – Topaz

9 – Korund (tlenek glinu) 10 – Diament

Trzy metody pomiaru twardości:

- wgłębniki wykonane z węglików spiekanych lub diamentu

a) Metoda Brinella

W badany element wciskamy stalową zahartowaną kulkę. Pomiar twardości polega na pomiarze średnicy wgłębienia. Parametry twardości w metodzie Brinella oznaczamy HB.

Kulka, którą wciskamy ma średnicę od 1 do 10 mm, natomiast siły wciskania wynoszą od 30000 N do 300 N. Metoda ta służy do badania materiałów miękkich.

Szyna kolejowa wykonana ze stali wysokowęglowej – 200 HB

Brąz – 80 HB

Miedź – 50 HB

Aluminium – 20 HB

Złoto – 18 HB

Ołów – 5 HB

Twardość Brinella możemy powiązać z wytrzymałością na rozciąganie stali węglowej.

R_m ≈ 3,4 HB

b) Metoda Vickersa

Wciskamy ostrosłup diamentowy o kącie wierzchołkowym 136°. Wciskamy z siłami od 50 do 1000 N lub 0,02 do 2 N.

Mniejsze siły stosujemy do badania warstw.

Stosowana jest do badania materiałów twardych i bardzo twardych.

Stal zahartowana – 700 HV

Korund – 2000 HV

Węglik tytanu – 2500 HV

c) Metoda Rockwella

Ma 11 sposobów pomiaru twardości, dlatego, za HR może się znaleźć 11 różnych liter. Najczęściej stosowane to HRB i HRC.

W metodzie HRC wciskamy stożek diamentowy, a w HRB zahartowaną stalową kulkę o średnicy 1,5 mm.

Pomiar twardości wykonywany jest i odczytywany na przyrządzie.

60 HRC – zahartowana stal

Metody Rockwella nie stosujemy do badania materiałów miękkich. Granicą jest 20 HRC.

Ad 3

Trzy rodzaje defektów budowy krystalicznej:

1. Punktowe (wakans: brakujący atom pozycji węzłowej, atom międzywęzłowy: dodatkowy atom)

Wady punktowe: do tych wad cechujących się niewielkimi wymiarami we wszystkich kierunkach naleza wakanse tj. wolne węzły w sieci krystalicznej oraz atomy międzywęzłowe, które zajęły pozycję w lukach, opuszczając węzły sieci na skutek drgań cieplnych. Obecność wakansów i węzłów międzywęzłowych powoduje odkształcenie sieci przestrzennej kryształu zwane kontrakcją; powstają podczas krystalizacji metalu oraz podczas nagrzewania

Defekt Schottky’ego: polega na przemieszczaniu się atomu w miejsce sąsiadującego wakansu, w wyniku, czego powstaje wakans w innym miejscu sieci.

Defekt Frenkla: polega na przemieszczaniu się rdzenia atomowego z pozycji węzłowej do przestrzeni międzywęzłowej.

2. Liniowe (dyslokacje) – najczęściej 2 rodzaje: dyslokacje krawędziowe i dyslokacje śrubowe oraz dyslokacja mieszana

Dyslokacje krawędziowe – krawędź półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej pomiędzy nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. Powoduje odkształcenie postaciowe i objętościowe. W zależności od położenia płaszczyzny krawędzi – dyslokacja dodatnia – gdy półpłaszczyzna leży przed płaszczyzną poślizgu oznaczamy ┴; dyslokacja ujemna – gdy półpłaszczyzna leży pod płaszczyzną poślizgu oznaczamy ┬.

Dyslokacja śrubowa –to defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej powstaje odkształcenie śrubowe:

- prawoskrętne

- lewoskrętne

Wielkość tej dyslokacji również opisana jest wektorem, Burgersa.

Dyslokacja mieszana – nałożona na siebie dyslokacja śrubowa i krawędziowa – podczas krystalizacji

3. Powierzchniowe.

Defekty powierzchniowe:

1. Błąd ułożenia – zaburzona sekwencja ułożenia płaszczyzn sieciowych, Np. ABCBCA a nie ABCABC lub dodatkowa płaszczyzna ABCBABC. Powstają podczas krystalizacji.

2. Granice ziaren – monokryształy – wszystkie komórki krystalograficzne ułożone są w jednym kierunku. Materiały polikrystaliczne – materiał podzielony jest na małe obszary (ziarna), gdzie wszystkie komórki ziarna ułożone są w różne strony (ziarna oddzielone są od siebie granicami ziarna). W zależności od kąta dezorientacji rozróżniamy:

• Granice wąskokątowe – niewielki kąt dezorientacji krystalicznej, tzw. granica daszkowa zbudowana z dyslokacji krawędziowej.

• Granica szerokokątowa – miejsce koincydentne (wspólna dla jednego i drugiego ziarna)

Od wielkości ziaren zależy wytrzymałość: im mniejsze ziarna tym większa wytrzymałość, im więcej dyslokacji tym większa wytrzymałość.

Ad 4

Rodzaje roztworów stałych:

1. Roztwór stały – jednorodna faza, wiązania metaliczne, struktura krystaliczna, składa się z atomów rozpuszczalnika i atomów pierwiastka rozpuszczanego. Zależy od typu sieci, wielkości atomów, wartościowości pierwiastka, Np. roztwór stały międzywęzłowy, różnowęzłowy

2. Roztwór stały podstawowy – gdy rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu

3. Roztwór stały wtórny – gdy rozpuszczalnikiem jest faza międzykrystaliczna

5. Roztwór stały ciągły – jeden składnik możemy zamienić w 100 innym składnikiem

7. Roztwór stały graniczny – możemy jedynie w pewnym zakresie rozpuścić jeden pierwiastek w drugim

8. Fazy międzymetaliczne – powstają wskutek połączenia dwóch metali lub pierwiastka metalicznego z niemetalicznym. Mają uporządkowany rozkład atomów. Powodują umocnienie materiałów.

Ad 5

1. Ferryt alfa jest to roztwór stały graniczny węgla w żelazie Fe alfa o maksymalnej rozpuszczalności węgla 0,0218 w temperaturze 727 C. Twardość ferrytu waha się w granicach od 70 do 90 HB.

3. Austenit gamma jest to roztwór stały graniczny węgla w żelazie Fe gamma o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11 w temperaturze 1148 C. Faza miękka i plastyczna. Występuje w temperaturze powyżej 727 C.

6. Cementyt FeC jest to faza międzymetaliczna (węglik żelaza)
   o wzorze stechiometrycznym Fe₃C. Zawartość węgla w cementycie wynosi 6,67Jest twardy i kruchy (twardość 750 HB). Wydziela się z cieczy przy chłodzeniu i wtedy oznaczamy go jako pierwszorzędowy I lub wydziela się podczas chłodzenia z austenitu i wtedy oznaczamy go jako II lub wydziela się z ferrytu podczas chłodzenia i wtedy oznaczamy go jako III.

7. Ledeburyt jest to mieszanina eutektyczna austenitu i Fe₃C powstały z cieczy o składzie chemicznym 4,3C w stałej temperaturze 1148 C.

8. Perlit jest to mieszanina eutektoidalna (powstaje z fazy stałej) ferrytu i cementytu powstaje z austenitu o zawartości 0,77 C w stałej temperaturze 727 C.

Przemiana eutektoidalna - polega na tym, że austenit punktu S ulega rozkładowi na mieszaninę ferrytu i cementytu. Efektem jest mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu, którą w skrócie nazywamy perlitem.

Przemiana eutektyczna - mieszanina dwóch lub więcej faz krystalicznych o określonym składzie, która wydziela się z roztworów ciekłych lub stopów w określonej temperaturze, zwanej temperaturą eutektyczną.

Ad 6

a) Obróbkę plastyczną dzielimy na:

1. Obróbkę na zimno (poniżej temperatury rekrystalizacji)

2. Obróbkę na gorąco (powyżej temperatury rekrystalizacji)

Odkształcenie plastyczne zachodzi dzięki poślizgowi dyslokacji.

b) Poślizg – jest to podstawowy mechanizm odkształcenia metali. Polega na wzajemnym przemieszczaniu się jednej części kryształu względem drugiej w płaszczyznach poślizgu w wyniku ruchu dyslokacji w kierunku poślizgu. Budowa krystaliczna obu części kryształu pozostaje niezmieniona.

c) Bliźniakowanie polega na jednorodnym ścinaniu o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyźnie biźniakowania. Zblizniaczona cześć kryształu ulega skręceniu względem części nieodkształconej w taki sposób ze ich struktury krystaliczne są symetryczne osiowo względem płaszczyzny bliźniakowania (stanowią odbicie lustrzane).

d) Zdrowienie- jest procesem aktywowanym cieplnie zachodzącym podczas wyżarzania poniżej temp rekrystalizacji w metalach uprzednio odkształconych plastycznie na zimno. Proces ten jest związany ze zmniejszeniem defektów punktowych gęstości dyslokacji oraz zmianami w ich przestrzennym rozmieszczeniu. Podczas zdrowienia następuje dyfuzja i anihilacja inaczej likwidowanie defektów punktowych, poślizg i wspinanie dyslokacji, kurczenie się i zanik pętli dyslokacyjnej.

e) Rekrystalizacja- jest procesem aktywowanym cieplnie zachodzącym podczas wyżarzania poniżej temp rekrystalizacji w metalach uprzednio odkształconych plastycznie na zimno. Polega na powstawaniu imigracji szeroko kątowych granic ziaren. Do tego procesu potrzebny jest min stopień odkształcenia (zgniot)

Ad 7

a) Wyżarzanie

1. Wyżarzanie ujednorodniające ma na celu wyrównanie składu chemicznego w całości elementu( na ogół powstaje duże ziarno stali). Prowadzone po procesie odlewania lub spawania. Temperatura 1000 – 1200C. Oprócz wysokiej temperatury proces musi być prowadzony w czasie 12 – 15h. Po nim musimy przeprowadzić wyżarzanie normalizujące.

7. Wyżarzanie normalizujące ma ono na celu rozdrobnienie ziarna podczas przemiany perlitu w austenit. Nagrzewamy do temperatury 30 - 50 powyżej linii A3. Chłodzenie odbywa się w spokojnym powietrzu. Dzięki rozdrobnieniu ziarna zwiększa się granica plastyczności i udarność. Ulęgają temu- stale niestopowe i niskostopowe, automatowe.

8. Wyżarzanie sferoidyzowane- celem jest uzyskanie struktury zwanej sferoidytem (drobne kuliste ziarna cementytu i równoosiowe ziarna ferrytu). Odbywa się w okolicach temp przemiany eutektoidalnej w czasie kilku godzin. Ulegają temu stale narzędziowe, łożyskowe.

9. Wyżarzanie stabilizujące (100 – 150)Czas procesu – kilka godzin. Celem jest stabilizacja wymiarów. Stosowane do narzędzi pomiarowych.

10. Wyżarzanie odprężające- ma na celu usuniecie naprężeń powstałych w wyniku krzepnięcia odlewu, spawania, skrawania. Przebiega w temp. 400-650C w ciągu kilkunastu godzin z następnym wolnym studzeniem.

11. Wyżarzanie rekrystalizujące- wykonuje się po przeróbce plastycznej na zimno w celu usunięcia skutków umocnienia. Temp. 600-700 st. Jest jedynym sposobem rozdrobnienia ziarna w stalach stopowych bez przemiany alotropowej Np. stale austenityczne.

12. Wyżarzanie zmiękczające- podobnie jak wyżarzanie SF. Celem jest uzyskanie malej twardości wystarczającej do obróbki skrawaniem.

b) Obróbka plastyczna na przykładzie stopów żelaza z węglem

Jeśli nagrzewamy perlit do temperatury austenitu, to następuje zmiana struktury. Prowadzi ona do rozdrobnienia struktury.

Otrzymane ziarna austenitu są mniejsze. Ziarna austenitu są mniejsze. Ziarna austenitu podgrzewane rozrosną się. Nagrzewamy do temperatury 30 - 50C powyżej linii A₁, A_1,3. Gdy ochłodzimy gruboziarnisty austenit otrzymamy gruboziarnisty perlit.

Prze niewielkiej szybkości chłodzenia austenitu otrzymamy perlit, przy zwiększeniu szybkości otrzymamy bainit, a przy bardzo szybkim – martenzyt.

Przemiana perlityczna – temperatura 727 - 500C. Powstaje perlit (na przemian nałożone płytki ferrytu i cementytu). Charakter dyfuzyjny zarodkowanie płytek cementytu, możliwe na skutek obniżenia zawartości węgla w austenicie.

W austenicie w zależności od szybkości chłodzenia perlit może mieć różną strukturę.

Austenit przechłodzony – nie zaczyna się przekształcać w daną strukturę.

Im mniejsze ziarna perlitu, tym większa wytrzymałość.

Przemiana bainityczna – zachodzi przy większym przechłodzeniu austenitu 450 - 250C.

Efekt – struktura nazywana bainitem.

Bainit to przesycony węglem ferryt z wydzieleniami węglików. Wyróżniamy:

1. Bainit dolny (250C)

2. Bainit dolny (450) – większe własności wytrzymałościowe od górnego

Struktura bainityczna bardziej wytrzymałościowa od struktury perlitycznej.

Przemiana martenzytyczna (poniżej 200C)

Martenzyt – przesycony roztwór stały węgla w żelazie alfa Przesycenie to powoduje, że martenzyt staje się bardzo wytrzymały.

Szybkość przemiany martenzytyczne porównuje się z szybkością dźwięku. Austenit zmienia się w martenzyt, któremu powiększa się objętość. Pojawiają się większe naprężenia. Przy dużych zawartościach węgla przemiana, martenzytyczna nie będzie zachodzić do końca. Jeżeli zajdzie do końca to w materiale pozostają szczątkowe ilości austenitu. Zależy ona od zawartości węgla w stali.

c) Hartowanie:

Hartowanie objętościowe; Dzielimy na:

- Martenzytyczne: polega na nagrzaniu stali do temp austenityzowania, wygrzaniu w tej temp o oziębieniu z szybkością większa od krytycznej w celu uzyskania struktury martenzytycznej.

1. Zwykłe: w wyniku tego hartowania uzyskuje się strukturę martenzytu z austenitem cząstkowym oraz innymi składnikami strukturalnymi, które nie ulęgają przemianom podczas obróbki cieplnej.

3. Stopniowe: polega na kolejnym oziębianiu w stopionej soli lub w gorącym oleju, wytrzymaniu w tej soli/oleju w czasie niezbędnym do wyrównania temp w całym przekroju obrabianego przedmiotu lub zapewniającym trwałość austenitu przechłodzonego a następnie studzeniu zazwyczaj w powietrzu do temp otoczenia. Stosowane do małych przedmiotów ze stali węglowych.

- Bainityczna: stosuje się chłodzenie z szybkością mniejsza od krytycznej lub z wygrzewaniem izotermicznym w warunkach zapewniających przebieg przemiany bainitycznej.

1. Zwykle: w efekcie głównym struktury jest bainit przy ewentualnej obecności austenitu szczątkowego i martenzytu.

2. Izotermiczne: oziębianie w kąpieli chłodzącej o temp wyższej od 250-400C, wytrzymaniem izotermicznym w czasie zapewniającym zakończenie przemiany bainitycznej a następnie chłodzeniem do temp pokojowej z dowolna szybkością. Stosuje się to w celu zmniejszenia odkształceń, większej ciągliwości i udarności.

Hartowanie powierzchniowe- polega na bardzo szybkim nagrzaniu warstwy wierzchniej przedmiotu do temp austenityzowania i następnie szybkim chłodzeniu. Ograniczenie nagrzania do cienkiej warstwy powierzchniowej i to jedynie w miejscach, które powinny być obrobione cieplnie. Nie wywołuje wiec dużych naprężeń i odkształceń cieplnych. Podział w zależności od sposobu nagrzania: indukcyjne, płomieniowe, kąpielowe, kontaktowe i elektrolityczne. Po tym hartowaniu wyróżniamy 3 strefy: martenzytyczna, przejściowa i strefa rdzenia.

d) Proces odpuszczania

Ma na celu zmniejszenie naprężeń, które powstają po procesie hartowania i zwiększenie własności plastycznych.

1. Odpuszczanie niskie –250 w czasie 1-3 h przy chłodzeniu z dowolną szybkością

2. Odpuszczanie średnie – 250 - 500, po odpuszczaniu w temp powyżej 400-500 uzyskuje się wysoka granice sprężystości przy dostatecznej plastyczności

3. Odpuszczanie wysokie – 500 – a Ac1 w czasie 2-3 h przy chłodzeniu powolnym lub przyspieszonym ( stosowane do stali konstrukcyjnych)

Połączenie hartowania i odpuszczania niskiego – utwardzenie cieplne

Połączenie hartowania i odpuszczania wysokiego – ulepszanie cieplne

Podczas odpuszczania będą się zmieniały własności plastyczne, nastąpi spadek własności wytrzymałościowych.

Ad 8

a) Nawęglanie- polega na nasyceniu węglem warstwy wierzchniej elementów wykonanych ze stali węglowych i stopowych o zawartości węgla od 0,05-0,25. Wykonuje się w temp występowania austenitu tj. 900-930C. Celem jest wytworzenie warstwy wzbogaconej w węgiel o stężeniu na powierzchni 0,7-1 i o grubości 0,6-1,5mm, która po następnym zahartowaniu ma twardość powyżej 58 HRC natomiast rdzeń o mniejszej twardości 25-45 HRC zapewnia odporność na obciążenia dynamiczne. Szybkość nawęglania zależy od: temperatury i czasu trwania procesu a także aktywności ośrodka i składu chemicznego stali.

Metody nawęglania:

-gazowe: największe zastosowanie przemysłowe. Zalety: możliwość precyzyjnej regulacji grubości warstwy nawęglonej i zawartości w niej węgla, duża szybkość procesu i możliwość hartowania przedmiotów bezpośrednio po nawęglaniu

-w ośrodkach stałych: rzadko stosowane. Odbywa się ono w proszku węgla drzewnego nasyconego węglanami sodu wapnia lub baru. Proces zachodzi w skrzynkach gdzie pod wpływem temp i przy niedoborze tlenu powstaje Ca będący źródłem węgla atomowego.

-w złożu fluidalnym: tworzone przez cząstki ciała stałego utrzymywane w zawieszeniu przez gorący gaz nasycający przepływający przez złoże od dołu ku górze.

-próżniowe- przebiega przy obniżonym ciśnieniu w atmosferze metanu, propanu i innych gazów. Atomowy węgiel uzyskiwany jest w wyniku reakcji rozpadu wymienionych gazów.

-jonizacyjne: polega na wygrzewaniu stali w piecu próżniowym w atmosferze węglowodorów o niskim ciśnieniu z jednoczesnym przyłożeniem wysokiego napięcia stałego miedzy obrabianym przedmiotem (katoda) a anoda. W tych warunkach następuje wyładowanie jarzeniowe i wytwarza się plazma.

Hartowanie po nawęglaniu stosuje się w celu:

- otrzymania w warstwie wierzchniej struktury drobnoiglastego martenzytu z węglikami, co zwiększa twardość powierzchni do ok. 60 HRC

- zapewnienia znacznej ciągliwości i wymaganych właściwości wytrzymałościowych rdzenia.

b) Azotowanie: polega na dyfuzyjnym nasycaniu stali azotem , przebiega zwykle w temp 500-600 st w atmosferze zawierającej wolne atomy azotu.

Azotowanie może być:

-krótkookresowe 0,5-4 h

1. ferrytyczne: gazowe, fluidalne , jarzeniowe

2. austenityczne: gazowe, fluidalne , jarzeniowe

- długookresowe( klasyczne) gazowe, jarzeniowe

- średniookresowe , 4-20 h ; gazowe, fluidalne, jarzeniowe

Struktura warstwy azotowanej:

zwykle zbudowane są z 2 stref:

1. przypowierzchniowej nieulegającej trawieniu, składającej się z bogatych w azot węgloazotków Fe_2-3(N,C) i azotków y’ lub tylko azotków; strefa węgloazotków  może zawierać pory, jest krucha,

2. strefy azotowania wewnętrznego , która w stalach węglowych jest roztworem stałym azotu w żelazie z wydzieleniami lub bez wydzieleń azotów żelaza ; strefa ta trawi się ciemniej niż rdzeń

Zalety:

• duża twardość powierzchniowa

• niewielkie odkształcenia elementów podczas azotowania

• duża wytrzymałość zmęczeniowa elementów azotowanych

• odporność na korozje gazową i atmosferyczną

• zwiększona odporność na ścieranie , zacieranie , zużycie adhezyjne

• względnie niską temp procesu, umożliwiającą wytworzenie twardej warstwy na uprzednio ulepszonym cieplnie rdzeniu

c) Borowanie: polega na dyfuzyjnym nasycaniu borem warstwy wierzchniej stali w temp 900-1000C przez kilka do kilkunastu godzin; proces najczęściej odbywa się w proszkach, pastach.

- warstwy borowe na stalach stopowych mają grubość 0,08-0,15 mm a na stalach węglowych 0,3 mm; charakteryzują się dużą odpornością korozyjną w wodnych roztworach niektórych kwasów oraz dużą odpornością na utlenianie w wysokiej temperaturze

- borowaniu dyfuzyjnemu poddaje się części maszyn i narzędzi narażone w eksploatacji na zużycie przez tarcie ; warstwy zbudowane są z borków żelaza FeB i Fe2B , maja one strukturę iglastą ukierunkowaną prostopadle do powierzchni ; warstwy te SA stosunkowo kruche

- borowaniu poddaje się zwykle stale średniowęglowe oraz niskostopowe stale konstrukcyjne ; borowane części są zwykle hartowane i nisko odpuszczane ( twardość powierzchniowa wynosi około 2000 HV

d) Chromowanie:

Chromowanie galwaniczne- odbywa się w wannach galwanicznych zasilanych prądem stałym z prostownika lub prądnicy prądu stałego. Stosuje się kąpiele będące wodnym roztworem bezwodnika kwasu chromowego z dodatkiem kwasu siarkowego. Najważniejszymi warunkami procesu, od których zależy odpowiednia jakość powłok są skład i temp kąpieli oraz gęstość prądu. Zazwyczaj stosuje się temp 45-55C i katodowa gęstość prądu 35-50 A/dm2.

Chromowanie dyfuzyjne- polega na nasyceniu warstwy wierzchniej stopów żelaza chromem, prowadzony w środowisku stałym, gazowym lub ciekłym. Rozróżnia się dwa typy warstw powierzchniowych: w stopach o zawartości poniżej 0,15 warstwa jest zbudowana z roztworu stałego w ferrycie a powyżej tej granicy warstwa o charakterze powłoki zbudowana jest z węglików chromu.

Ad 9

a) Staliwa- to stopy niezawierające eutektyki, gdyż stężenie węgla nie przekracza w nich 2,1 wagowych, natomiast w żeliwach zawierających ponad 2,1 składnikiem struktury jest eutektyka.

Staliwo niestopowe- to stop żelaza z węglem i pierwiastkami, których obecność wynika z procesu stalowniczego (Si,Mn,P,S). Stężenie węgla w staliwach niestopowych może osiągać 2,1% wag., lecz według normy wynosi do 0,25. Norma określa 4 gatunki staliw oznaczonych parami liczb będących minimalnymi wartościami R_e - R_mPoziom właściwości mechanicznych staliwa niestopowego kształtowany przez zmianę zawartości manganu.

b) Żeliwo białe- nie zawiera grafitu. znaczna ilość cementytu jest powodem dużej twardości (600HB) i kruchości (A=0). Charakteryzuje się mała lejnością i dużym skurczem odlewniczym (ok. 2)

Żeliwo szare zwykle – zawierają grafit, a cementyt znajduje się tylko w perlicie.

Ze względu na kształt i wielkość grafitu żeliwa szare dzieli się na:

-szare zwykle (grafit płatkowy rożnej wielkości),

-modyfikowane (drobny grafit płatkowy)

-sferoidalne (grafit sferoidalny)

-wermikularne (kompaktowe)

Żeliwa szare maja cenne właściwości. Są to:

- właściwości odlewnicze: mały skurcz liniowy i objętościowy, dobra lejność.

-zdolność do tłumienia drgań

-niewrażliwość na działanie karbu: grafit o znikomej wytrzymałości sam tworzy karby wewnętrzne.

-wytrzymałość na ściskanie podobna do stali

-właściwości ślizgowe

-skrawalność: gładka powierzchnia po skrawaniu.

W analizie właściwości mechanicznych żeliw przyjmuje się ze grafit ma zerowa wytrzymałość na rozciąganie.

Żeliwo szare modyfikowane- o wyższej wytrzymałości uzyskuje się dzięki zabiegowi modyfikacji polegającej na zmniejszeniu płatków grafitu. Do ciekłego stopu tuz przed odlaniem dosypuje się niewielka ilość sproszkowanego modyfikatora (stop Fe-Si z dodatkiem Ca, Al., Sr lub Ba) tworzącego zarodki krystalizacji grafitu. Osnowa żeliwa modyfikowanego jest perlit. Osiąga się to przez poddawanie modyfikacji żeliwa o malej zawartości węgla i krzemu. Drobny grafit pogarsza właściwości wytrzymałościowe struktury perlityczno-grafitowej.

Żeliwo sferoidalne- w porównaniu z szarym zwykłym ma większą wytrzymałość, plastyczność i udarność. R_m 400-800 MPa, wydłużenie A5=2-15. Oznacza się literami EN-GJS.Szczegolnie korzystne właściwości wytrzymałościowe i plastyczne żeliw sferoidalnych Osiąga się przez hartowanie izotermiczne w temp 250-400C. Z żeliw sferoidalnych odlewa się elementy narażone na znaczne obciążenia np. korpusy, obudowy, dźwignie, części napędów hydraulicznych, wrzeciona obrabiarek. Zastępuje często staliwo gdyż jest tańsze.

Żeliwo ciągliwe- uzyskuje się przez wyżarzanie grafityzujące żeliwa białego podeutektycznego. Wyróżnia się żeliwo ciągliwe białe odwęglone i żeliwo ciągle czarne nieodweglone.

-, Aby uzyskać strukturę żeliwa ciągliwego białego, prowadzi się wyżarzanie grafityzujące odlewu obsypanego hematytem (Fe2O3) w temp. ok. 1000C przez kilka dni!!!

- Strukturę żeliwa ciągliwego czarnego uzyskuje się przez wyżarzanie odlewu z żeliwa białego w ośrodku obojętnym (piasek) w temp 950C przez długi czas (dwie doby). Żeliwo ciągliwe czarne powstaje przy bardzo wolnym studzeniu odlewu w zakresie 760-700C jego strukturę tworzą grafit kłaczkowy i ferryt.

Żeliwa ciągliwe cechuje dobra wytrzymałość, plastyczność i udarność. zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym (obudowy, mosty, osłony, wały karbowe, piasty kol, korbowody)

c) Powstawanie grafitu podczas przemiany eutektycznej sprzyjają następujące czynniki:

-duża wartość równoważnika węgla C

- obecność innych pierwiastków sprzyjających grafityzacji (Cu, Ni, Al., Ti)

-wolne chłodzenie odlewu podczas krzepnięcia (grube ścianki, forma piaskowa)

-dodatek modyfikatorów (stopy zwane żelazokrzemem: Si-30Fe z dodatkiem Ca, Al., Sr)

Ad 10

a) Stal jest to otrzymywane w procesach stalowniczych stop żelaza z węglem (C od kilku setnych części % wagowego do 2,11 ) i innymi pierwiastkami które można podzielić cna 3 grupy:

1. pierwiastki wprowadzone w procesie stalowniczym nazwa się domieszkami metalicznymi Mn, Si , Al. których zadaniem jest wiązanie tlenu i siarki 11 %) oraz Cr, Cu i Ti pochodzące ze złomu używanego przez huty

2. pierwiastki wprowadzone w celu zmiany właściwości stali nazywa się dodatkami stopowymi

3. zanieczyszczenia; decydują o czystości metalurgicznej ( H , O , P, S , As, N pochodzą z rudy koksu i z reguły niekorzystnie wpływają na właściwości stali)zanieczyszczenia współtworzą w stalach odrębne fazy zwane wytrąceniami niemetalicznymi ( siarczki manganu , znajdują się w roztworach stałych bądź w fazach międzymetalicznych) całkowite usuniecie zanieczyszczeń jest nieekonomiczne i niemożliwe

b) Ze względu na skład chemiczny dzieli się stale na stopowe, niestopowe i nierdzewne

Stale niestopowe, ze względu na jakość dzielmy na:

- jakościowe- uzyskują odpowiednie właściwości głównie w procesie stalowniczym przez walcowanie, ciągnienie, kucie, rzadziej przez obróbkę cieplną. Maksymalne stężenia głównych zanieczyszczeń wynoszą 0,045 wag, na pogorszenie jakości stali wpływają wodór i tlen( wodór szybko dyfunduje w stali czyniąc ją kruchą a tlen tworzy kruche wytrącenia z Al. , Mn, Si

-specjalne- to gatunki o większej czystości niż stale jakościowe; zwykle przeznaczone do ulepszania cieplnego lub hartowania powierzchniowego; dokładny dobór składników i ścisła kontrola technologii wytwarzania gwarantują określony poziom właściwości mechanicznych i technologicznych

Stale stopowe: ( pierwiastki stopowe 0-520mogą znajdować się w roztworach stałych: ferryt, austenit, martenzyt; węglikach i we wtrąceniach niemetalicznych)

- jakościowe- -1,8 stanowią odpowiednik stali niestopowych z ta istotną różnicą dotyczącą stężenia pierwiastków stopowych:wyróżnia się stale

1. Konstrukcyjne drobnoziarniste spawalne przeznaczone na zbiorniki i rurociągi pracujące pod ciśnieniem

2. elektrotechniczne (zawierające Si lub Si i Al) o określonych właściwościach magnetycznych

-specjalne – uzyskiwane przez dokładną kontrolę składu chem. i technologii wytwarzania; grupy stali:

1. szybkotnące

2. narzędziowe stopowe

3. łożyskowe

4. maszynowe

5. konstrukcyjne

Stale nierdzewne- zasadniczy podział w ramach tej grupy według kryterium właściwości użytkowych jest następujący:

1. stale odporne na korozję( co najmniej 12 Cr i co najwyżej 0,4C)

2. stale żaroodporne

3. stale żarowytrzymałe

c)stale narzędziowe szybkotnące-

Obróbka cieplna: poddaje się hartowaniu i dwu- lub trzykrotnemu odpuszczaniu. Obróbkę cieplna wykonuje się zwykle w kąpielach solnych. Zabezpiecza to powierzchnie stali przed odwęglaniem; ze względu na mała zawartość dodatków stopowych maja mała przewodność cieplną;

- nagrzewanie do temp austenityzowania wykonuje się dwu stopniowo ( czasem 3stopniowo dla narzędzi o skomplikowanych kształtach) ; stal podgrzewa się w solach o temp 550, 850 st. i dopiero później przenosi się do kąpieli solnej o temp austenityzowania( 1170-1270 st.); chłodzenie prowadzi się w oleju a niekiedy w strumieniu sprężonego powietrza; uzyskuje się strukturę składająca się z martenzytu , około 20 austenitu szczątkowego i nierozpuszczonych węglików( twardość zahartowanych stali =63-66 HRC); następnie wykonuje się odpuszczanie ( temp 550-570st. ) po obróbce cieplnej uzyskuje się strukturę martenzytu wraz ze sferoidyzowanymi węglikami(twardość wtórna –do 68 HRC)

Zastosowanie: noże tokarskie, frezy, narzędzia skrawające, przyrządy pomiarowe(duża stabilność wymiarowa)

Oznacza się je litera S, litera M oznacza się molibden, C podwyższona zawartość węgla. Na początku litery HS, a następnie liczby oznaczające zawartości procentowe pierwiastków stopowych w następującej kolejności wolfram, molibden, wanad i kobalt. Z kolei na narzędziach wykonanych z tych stali często występuję symbol HSS, który jest skrótem ang. nazwy stali szybkotnących. Istnieją 2 grupy stali: bezkobaltowe oraz kobaltowe.

Spiekane stale szybkotnące: te stale wytwarza się także metoda metalurgii proszków. Metoda ta polega na wytworzeniu proszku stali przez rozpylenie ciekłej stali strumieniem gazu lub powietrza, a następnie prasowaniu go i spiekaniu w wysokiej temp. (1250C) najczęściej przy izostatycznym ściskaniu. Zaletami tych stali są: izotropia właściwości, twardość przy lepszej ciągliwości, równomierna struktura, możliwość uzyskania stali o większej zawartości węgla.

Stale narzędziowe do pracy na zimno-(stale węglowe)

Oznaczenia:

oznacza się literą N oraz liczbami od 7-13 określającymi średnia zawartość węgla w stali.

Owe stale mogą pracować w temp. nie przekraczającej 200 C, zawierają 0,65-1,40 węgla, są to więc stale eutektoidalne i nadeutektoidale

Dzieli się je na:

-płytko hartujące: mają większą czystość ale mniejszą hartowność , można z nich wykonywać narzędzia których grubości nie przekraczają 20 mm

- głęboko hartujące: wytwarza się z nich narzędzia o większych rozmiarach

Jedne i drugie cechuje niewielka hartowność i utwardzają się one tylko powierzchniowo

Hartuje się je w temp. 760-800 C, chłodzi się w wodzie niekiedy w oleju. Po zahartowaniu uzyskuje się strukturę martenyztyczną z austenitem szczątkowym oraz dodatkowo w stalach nadeutektoidalnych nie rozpuszczonego podczas austenityzowania cementytu kulkowego. Twardość 65 HRC, odpuszczanie w temp 180-300 C przez 1- 2h i chłodzi na powietrzu . Od temp 80C wydziela się w martenzycie węglik w postaci dyspersyjnych cząstek , stężenie węgla maleje i w efekcie zmniejsza się twardość. Ze wzrostem temp. węglik ulega koagulacji a od temp 300C rozpuszcza się w osnowie. W jego miejsce pojawia się cementyt. Wzrost wielkości cząstek = mniejsza twardość; w temp 200-300 C austenit cząstkowy przemienia się w mieszaninę ferrytu i cementytu .

Zastosowanie:

- najtańsze stale narzędziowe,

- narzędzia do obróbki ręcznej bądź maszynowej o małej szybkości pracy

- jak więcej węgla to wykorzystuje się na pilniki, narzędzia do obróbki kamieni, noże do papieru

- jak mniej węgla to wiertła, gwintowniki, narzynki

Stale narzędziowe do pracy na gorąco-

Oznaczenia:

Oznacza się je literą W, za która występują litery i cyfry oznaczające skład stali. Zawierają najmniej węgla ze wszystkich stali narzędziowych: 0,25-0,60

Obróbka cieplna – zakres temp austenityzowania zawiera się w granicach 880-1140 C , chłodzenie prowadzi się w oleju lub w strumieniu sprężonego powietrza. Po zahartowaniu uzyskuje się strukturę martenyztyczną z austenitem szczątkowym i często także występują struktury bainityczne.

zazwyczaj po hartowaniu pozostają nierozpuszczone sferoidalne węgliki stopowe. Twardość =46-56 HRC. Odpuszczanie, dwukrotne, temp 400-600C = struktura sorbityczna. Twardość jest wyraźnie mniejsza niż w stalach na zimno, ale dzięki temu te stale mają lepsze właściwości plastyczne,

zastosowanie: odporne na obciążenia dynamiczne , matryce do prasowania i kucia na gorącą, stemple, użycie ich na formy do odlewania

d)Podział stali odpornej na korozję gdy chrom zostanie w osnowie, chrom decyduje o odporności korozyjnej

Stale austenityczne(kwasoodporne ) - Cr 17-23 od temp topnienia do ujemnych nie ma przejścia austenitu w ferryt , dlatego nie hartujemy; stale te są odporne na działanie kwasów organicznych, warstwa chromu zabezpiecza przed dalszym postępem korozji ; nie są odporne na chlor ; posiadają niską przewodność cieplną (w porównaniu ze stopami miedzi i aluminium); wysoką ciągliwość, także w temperaturach ciekłego helu i azotu, dobrą spawalność, zastosowanie: przemysł spożywczy;

Stale ferrytyczne - stale o niskiej zawartości węgla, mniej niż 0,1 ; Cr 13-17 , nie możemy tu zastosować hartowania bo nie ma tu przemiany ferrytu w austenit, przeprowadzamy jedynie obróbkę na zimno; odporne na korozje gazową , mogą pracować w temp 800 C , nie nadają się do spawania, może wystąpić kruchość związana z wydzielaniem węglików. Stosowane jako materiały żaroodporne w szczególności w środowisku gazów spalinowych zawierających związki siarki

Stal martenzytyczna- (średniowęglowa) 0,2-0,4 C , 12-14 Cr hartujemy takie stale w temp 950-1050 st. odpuszczanie przeprowadzamy w temp 200-300 st. Musimy unikać wyższych temp. przy odpuszczaniu ponieważ będą się wydzielały węgliki wysokochromowe; podczas obróbki cieplnej należy unikać wolnego chłodzenia bo również mogą się wydzielać węgliki chromu. Stale tego typu zachowują dobre właściwości plastyczno-wytrzymałościowe w szerokim zakresie temperatur pracy. Zastosowanie: narzędzia chirurgiczne , stomatologiczne, noże odporne na ścieranie

Ad 11

a) Siluminy - są to stopy aluminium z krzemem i ewentualnie z dodatkiem Mn, Mg, Cu i Ni. Maja dobra lejność, (krzem wpływa na dobrą lejność)mały skurcz, dokładnie wypełniają formę. Wytrzymałość na rozciąganie 160-300MPa przy bardzo małym wydłużeniu A5=0,2-4i twardości 50-100HB.

Podział siluminów:

1. podeutektyczne 4-10 Si, odlewy głowic silników spalinowych.

2. Eutektyczne 10-13Si, odlewy tłoków silników spalinowych, części o skomplikowanych kształtach, części pracujące w podwyższonej temp i odporne na korozje w widzie morskiej

3. Nadeutektyczne 17-30 Si, odlewy silnie obciążonych silników spalinowych

b) Duraluminium jest to stop aluminium z miedzią.(głównym składnikiem jest miedz, dlatego stosujemy platerowanie: pokrywanie czystym AL.) Miedz: 2-4,9, magnez: 0,3-1,8, mangan: 0,4-1,1. Najpopularniejszym duraluminium jest AlCu4 Mg1 oznaczone jako PA6. Stop ten ma strukturę roztworu stałego alfa miedzi w aluminium oraz fazy, teta, która jest faza międzymetaliczną. Faza ta wydziela się wtórnie na granicy ziaren roztworu alfa wskutek zmniejszania się rozpuszczalności miedzi w aluminium od 5,7 w temp 548C do 0,1 w temp 20C. Wydzielenia fazy zwiększają wytrzymałość stopu a zmniejszają odporność na kruche pękanie.

c) Utwardzanie wydzieleniowe stopów AlCu inaczej dyspersyjne polega na umocnieniu roztworu stałego przez dyspersyjne wydzielenia faz międzymetalicznych. Im są one drobniejsze i jest miedzy nimi mniejsza odległość wzrastają właściwości wytrzymałościowe. Utwardzanie składa się z:

- przesycania: jest to obróbka cieplna stopu zaburzająca stan równowagi stopu. Duraluminium nagrzewamy do temp 500-520C uzyskując jednorodna strukturę roztworu stałego alfa (miedz rozpuszcza się w aluminium) następnie szybko chłodzimy stop w wodzie, co nie pozwala na wydzielenie się fazy międzymetalicznej- teta (roztwór przesycony). W niskiej temp jest mocno ograniczona dyfuzja i roztwór jest stabilny. W temp pokojowej jest niestabilny i dąży do stanu równowagi przez wydzielenie tego nadmiaru miedzi i ulega starzeniu.

-starzenie: proces długotrwały polegający na tworzeniu skupisk atomów miedzi w roztworze alfa, czyli stref przedwydzieleniowych tzw. G-P, z których następnie powstają wydzielenia faz nierównowagowych pośrednich, kolejno teta” i teta’ oraz w odpowiednio wysokiej temp fazy równowagowej teta (CuAl2). Starzenie może być: samorzutne (pozwala na uzyskanie największego umocnienia, wzrasta do, około 250 MPa a bezpośrednio po przesyceniu nawet do 450 MPa, twardość dochodzi do 115HB), sztuczne( mniejsza wytrzymałość 400MPa, spowodowane jest to pojawieniem się faz przejściowych teta” i teta’)

d) Modyfikacja siluminów- w celu poprawienia właściwości wytrzymałościowych i plastycznych siluminów dokonuje się ich modyfikacji. Do ciekłego stopu o temp wyższej od temp odlewania dodaje się modyfikatory (związki sodu, strontu lub antymonu) powodujące rozdrobnienie struktury i zaokrąglenie kryształów krzemu. Modyfikatory zmieniają układ równowagi Al.-Si obniżając temp eutektyczna i przesuwają punkt eutektyczny do większej zawartości krzemu (14). Modyfikowane stopy eutektyczne po zakrzepnięciu maja w strukturze dendryty roztworu alfa na tle drobnoziarnistej eutektyki złożonej z roztworu stałego alfa i zaokrąglonych wydzieleń krzemu.

e) Mosiądz - stop miedzi i cynku zawierający do 40 tego metalu. Mosiądze mogą zawierać także dodatki takich metali jak ołów, aluminium, cyna , mangan, żelazo i chrom oraz krzem. Topi się w temperaturze ok. 1000C (zależnie od gatunku).

Mosiądz ma kolor żółty (złoty), lecz przy mniejszych zawartościach cynku zbliża się do naturalnego koloru miedzi. Stop ten jest odporny na korozję, ciągliwy, łatwy do obróbki plastycznej. Posiada dobre właściwości odlewnicze.

Mosiądze stosuje się na wyroby armatury, osprzęt odporny na wodę morską, śruby okrętowe, okucia budowlane, np. klamki; wytrzymalszy od brązu, ponieważ zawiera cynk nadający mu twardość. Jest on bardzo przydatny do obróbki pla­stycznej na zimno,

Ze względu na skład mosiądze dzieli się na:

1. dwuskładnikowe

2. ołowiowe

3. specjalne( cynowe, aluminiowe, manganowe, niklowe, krzemowe)

4. wysokoniklowe

f) Brązy – stopy miedzi z innymi metalami i ewentualnie innymi pierwiastkami, w którym zawartość miedzi zawiera się w granicach 80-90 wagowych. Brązy posiadają dobre własności wytrzymałościowe, są łatwo obrabialne. Zastosowanie brązów jest ograniczone ze względu na ich wysoką cenę.

Brązy dzieli się na brązy do obróbki plastycznej, dostarczane w formie wyrobów hutniczych – blach, pasów, taśm, prętów, drutów i rur oraz brązy odlewnicze dostarczane w postaci sztab lub kęsów

Brązy do obróbki plastycznej:

Brąz cynowy – zawierający od 1do 9 cyny

Posiada barwę szarą, której intensywność wzrasta wraz z zawartością cyny.

Brąz aluminiowy – zawierający od 4do 11 aluminium

Brąz berylowy – zawierający od 1,6 do 2,1 berylu

brąz krzemowy – BK31 (CuSi3Mn1)

zawierający 2,7 do 3,5 krzemu i 1,0 do 1,5 manganu, przy zanieczyszczeniach nie przekraczających 1,0

Brąz manganowy – BM123 (CuMn12Ni3)

zawierający 11,5 do 13 manganu

Pośród brązów odlewniczych wyróżnia się:

• brąz cynowy

• brąz cynowo-fosforowy

• brąz cynowo-cynkowy

• brąz cynowo-ołowiowy

• brąz cynowo-cynkowo-ołowiowy

• brąz aluminiowo-żelazowy

• brąz aluminiowo-żelazowo-manganowy

• brąz krzemowo-cynkowo-manganowy

Stopem zaliczanym czasami do brązów jest także spiż.

Ad 12

Kompozyt składa się z osnowy i umieszczonego w niej drugiego składnika (zbrojenia) o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych

a)Podział kompozytów ze względu na osnowę:

1. kompozyty metalowe
   ●kompozyty o osnowie ze stopu metali lekkich ( Mg, Al, Ti)
   ●kompozyty o osnowie ze stopu srebra i miedzi
   ●kompozyty o osnowie ze stopu niklu
   ●kompozyty o osnowie ze stopu ołowiu i cynku

2. kompozyty polimerowe (żywice termoutwardzalne jak fenoplasty i aminoplasty; duroplasty chemoutwardzalne, silikony, tworzywa termoplastyczne

1. kompozyty ceramiczne (materiały budowlane jak cement i gips; materiały hutnicze
   - głównie ogniotrwałe; materiały stosowane w elektronice)

b) kompozyty o osnowie

• polimerowej , najczęściej stosuje się zbrojenia włóknem szkalnym , węglowym, aramidowym i borowym

• utwardzalne: powszechnie stosowane są epoksydy i poliestry

• termoplastyczne: bardziej ciągliwe niż duroplasty, lecz o mniejszej odporności na temp.

• metalowej: aluminium, stopy aluwium: lit, magnez, tytan; włóknami są grafit, tlenek aluwium, węglik krzemu i bor

• ceramicznej : węglik krzemu, azotek krzemu, tlenek aluminium, mulit, włóknami są różne materiały ceramiczne

c) techniki wytwarzania

d) zastosowanie

Kompozyty pozwalają na otrzymywanie lekkich, mocnych i elastycznych konstrukcji.

- produkcja sprzętu wyczynowego( kompozyt węglowy)

- samoloty bojowe i inne zastosowanie militarne, wędki (k. węglowe)

- kamizelki kuloodporne, kombinezony motocyklowe, rękawice , obuwie sportowe i ochronne(kevlar)

- ramy rowerowe, tłoki w silnikach spalinowych( k. z osnową aluminium)

Ad 13

Ceramika inżynierska: określana jest również jako specjalna i drobnoziarnista ;wytwarzana jest w wyniku spiekania w wysokiej temp. bez udziału fazy ciekłej, bardzo czystych związków, takich jak tlenki , węgliki, azotki, ale także diament i wykazujące w stanie stałym postać krystaliczną bez udziału fazy szklistej oraz prawie teoretyczną gęstość.

a ) rodzaje ceramiki narzędziowej:

1. tlenek aluminium: ceramika z tlenku aluminium należy do gorszych gatunków gdyż w próbie zginania osiąga wytrzymałość do 600 MPa. Częściej stosuje się ceramikę mieszana w skład której oprócz tlenku aluminium wchodzą węgliki tytanu, które zwiększają wytrzymałość na zginanie do 650 MPa

2. azotek krzemu: ceramika azotkowa Si3N4 należy do nowszych gatunków ceramiki inżynierskiej i jej gatunki uzyskują wytrzymałość na zginanie ponad 1000 MPa , w formie zmodyfikowanej występuje pod nazwą sialon. Można ją udoskonalić przez umocnienie za pomocą wiskersów SiC. Ceramikę azotkową przeznaczoną na narzędzia skrawające pokrywa się warstwą tlenków aby zwiększyć odporność na utlenianie

3. tlenek cyrkonu: podstawowym składnikiem jest ZrO2; wyróżnia się ona wytrzymałością na zginanie 2500 MPa oraz zadowalającą odpornością na propagację pęknięć dochodzącą do 10MPa sqrt(m), jest częściej używana na elementy konstrukcyjne aniżeli na narzędzia skrawające, tracą swoje właściwości w temp 800-1000 C lecz w temp niższej dobrze spełniają swą funkcję np. w łożyskach tocznych pracujących w temp 300-400 C

3. pokrycia ceramiczne zwiększające trwałość

Ad 14

Materiały polimerowe to materiały organiczne złożone ze związków węgla. Surowcem do wytwarzania polimerów oraz surowce zawierające węgiel, Np. ropa, kopaliny. Polimery powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi wielu grup atomów. Atomy te nazywamy monomerami.

Polimery są to ciała bezpostaciowe, czyli atomy są ułożone w sposób przypadkowy, nie ma struktury krystalicznej. Cząsteczki mogą układać się w sposób krystaliczny.

W skład polimerów wchodzą dodatki:

1. Napełniacze, które mają na celu obniżenie ceny polimeru

2. Barwniki, które nadają kolor

3. Zmiękczacze

4. Antyutleniacze, tak, żeby polimery w trakcie eksploatacji nie pękały i działały niezawodnie.

Polimery dzielimy na:

2. Termoplastyczne – po podgrzaniu przechodzą w stan plastyczny, możemy zmienić ich kształt, a po ochłodzeniu twardnieją i przyjmują taki kształt, jaki im nadaliśmy wcześniej.

3. Utwardzalne

Termoutwardzalne – temperatura

Chemoutwardzalne – utwardzacz chemiczny

4. Elastomery – polimery o dużych odkształceniach sprężystych