2. Ferryt - jest roztworem stałym węgla w żelazie alfa. Powstaje przez wchodzenie atomów węgla w żelazie do luk oktaedrycznych, które są spłaszczone i tetraedrycznych. Rozpuszczalność węgla jest mała i nie przekracza 0,022%
Austenit - jest roztworem stałym międzywęzłowym węgla w żelazie gamma o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11 %. Większa rozpuszczalność węgla wiąże się z kulistym kształtem luk oktaedrycznych. Ze względu na typ sieci A1 ma największą gęstość spośród wszystkich faz układu.
Perlit - jest eutektoidem o zawartości 0,77% C. Powstaje w wyniku przemiany eutektoidalnej, która zachodzi w temp. 727oC. Jest zbudowany na przemian z płytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości 7:1.
Ledeburyt przemieniony - mieszanina ferrytu i cementytu zawierająca 4,3%C. Ledeburyt powstaje w krzepnącym ciekłym roztworze żelaza z węglem, gdy zawartość węgla jest w granicach 2,06% - 6,67%, w temperaturze 1147°C.
Cementyt - jest węglikiem żelaza(Fe3C) o strukturze rombowej. Zawiera 6,67% węgla. Cementyt jest składnikiem bardzo twardym - może rysować szkło ale zarazem kruchym.
Grafit - jest składnikiem strukturalnym surówek (żeliw) szarych i pstrych. Może też wystąpić w tzw. Stalach grafityzowanych, w których powstaje w wyniku wyżarzenia. Jest on odmianą węgla o strukturze heksagonalnej (typ A9).
3. Klasyfikacja stopów żelaza z węglem. Stopy o zawartości poniżej 2,11%C nie zawierają eutektyki. Stopy takie są nazywane stalami i są przeznaczone do obróbki plastycznej. Natomiast stopy leżace na prawo od 2,11%C są nazywane umownie surówkami. Ze względu na to że w ich strukturze znajduje się ledeburyt, są stosowane wyłącznie jako stopy odlewnicze.
4. Klasyfikacja stali i surówek wg układu Fe-Fe3C. W zależności od zawartości węgla stale dzielimy na: podeutektoidalne- leżące na lewo od punktu S(0,77%C) mają strukturę ferrytyczno-perlityczną. Stale o składzie punktu S są czysto perlityczne i są nazywane eutektoidalnymi. Natomiast struktura stali zawierających ponad 0,77%C jest złożona z perlitu i cementytu wtórnego. Noszą one nazwę nadeutektoidalnych. Jeżeli skład surówki leży na lewo od punktu eutektycznego C (zawierają poniżej 4,3%C). Nazywamy je podeutektycznymi. Mają one w strukturze perlit jako osobny składnik strukturalny obok ledeburytu i cementytu wtórnego. Surówki leżące na prawo od punktu C są nazywane nadeutektycznymi. Ich struktura składa się z ledeburytu przemienionego i cementytu pierwotnego. Surówki o zawartości 4,3%C, zwane eutektycznymi, mają strukturę ledeburyczną.
5. Wpływ zawartości węgla na własności stali węglowych. Węgiel to główny składnik stopowy stali węglowych, nawet przy niewielkich zmianach zawartości silnie wpływa na ich właściwości. Wzrost jego zawartości podnosi wytrzymałość na rozciąganie (Rm), granicę plastyczności (Re) oraz twardość stali. Zaś właściwości plastyczne, jak wydłużenie (A), przewężenie (Z) oraz udarność (KC) ulegają obniżeniu. Poza tym zwiększenie zawartości węgla w stali powoduje znaczne pogorszenie spawalności.
6. Wpływ domieszek na własności stali. Siarka - dostaje się do stali z rud żelaza, stal zawierająca większy procent siarki nie nadaje się do przeróbki plastycznej na gorąco. W stali pojawiają się naderwania i pęknięcia. Fosfor - poprawia skrawalność, umacnia stal, a także w ilości do 0,15% uodparnia stale niskowęglowe na korozję atmosferyczną. Wywołuje tzw. Kruchość na zimno. Azot - Nadmiar azotu może wydzielać się w postaci azotków żelaza Fe8N lub Fe4N. Azot silnie stabilizuje i utwardza austenit. Jest wprowadzany do stali austenitycznych do ok. 0,2%. Obecność azotu w ferrycie powoduje występowanie wyraźnej granicy plastyczności i starzenia po zgniocie. Tlen - jest składnikiem bardzo szkodliwym, gdyż jego obecność w ilości 0,0003% silnie zmniejsza plastyczność żelaza. Występuje w postaci tlenków żelaza. Zapobiega się temu na drodze metalurgicznej (argonowanie, próżnia), a resztkowe ilości neutralizuje się, wprowadzając dodatki o większym powinowactwie do tlenu. Wodór - w stali jest bardzo szkodliwy, gdyż przy większej jego zawartości powoduje zmniejszenie ciągliwości, co wiąże się z powstaniem tzw. Płatków, które stanowią pęknięcia o wymiarach od kilku do kilkunastu mm.
7. Podział stali wg metod wytapiania i odtleniania. Obecnie większość stali jest otrzymywana w konwertorach tlenowych, natomiast proces martenowski jest w zaniku. Zanim zaczęto powszechnie stosować piece martenowskie, stosowano świeżenie powietrzem w konwertorach kwaśnych (Bessemera) lub zasadowych (Thomasa). Stale o wysokiej jakości wytwarza się w piecach elektrycznych łukowych lub indukcyjnych. Do stali o najniższej jakości należą stale wytapiane w konwertorach powietrznych.
8. Podział stali wg ich przeznaczenia.
Stale konstrukcyjne - zawartość do 0,77%C:
stale o zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia
stale niestopowe do utwardzenia powierzchniowego i ulepszania cieplnego
Stale narzędziowe - zawartość od 0,65 do 1,4%C: Wspólną cechą stali narzędziowych jest wysoka twardość, mała ciągliwość i duża odporność na ścieranie.
stale płytko hartujące się (symbol E na końcu znaku)
stale głęboko hartujące się (zawierające o 0,05% więcej takich pierwiastków, jak: Mn, Si, Cr, Ni, Cu, a o 0,005 do 0,01% - P i S).
9. Znakowanie stali węglowych. Przyjęte w PN zasady znakowania stali stopowych konstrukcyjnych wykorzystywały cyfry i litery, przy czym dwie cyfry stojące na początku oznaczały zawartość węgla w setnych częściach procentu, a litery pierwiastek stopowy. A jeśli zawartość określonego pierwiastka była większa od 1%, to po literze pierwiastka stawiano liczbę określającą jego zawartość w % (np. 40H2). W normie europejskiej PN-EN przyjęto inny system znakowania stali stopowych. Znaki stali niestopowych o zawartości ≥1%, niestopowych automatowych i stopowych (bez szybkotnących) o zawartości węgla w setnych częściach procentu, symboli pierwiastków pomnożonych przez współczynniki, które wynoszą: 4 dla Cr, Co, Mn, Ni, Si, W. Dla Al., Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr - 10, natomiast dla C, N, P, S - 100. Jedynie dla B - 1000. Liczby te oddziela się łącznikami, np. 30CrNiMo8-8-3.
10. Własności Żeliw: łatwość odlewania nawet skomplikowanych kształtów w formach piaskowych lub metalowych, możliwość ograniczenia obróbki skrawaniem do minimum oraz dobra skrawalność, dobra wytrzymałość (bliska stali nisko- lub średniowęglowych), duża zdolność tłumienia drgań (zwłaszcza żeliwa szarego), dobra odporność na ścieranie, małą rozszerzalność cieplna i niski koszt wytwarzania.
11.Czynniki wpływające na tworzenie grafitu:
a - jakie pierwiastki należą do zabielających
b - jakie pierwiastki należą do grafityzujących
c - jak wpływa szybkość chłodzenia odlewu na grafityzację
a) Mangan i siarka przyczyniają się do zabielenia żeliwa. Zaw. Mn wynosi 0,5-0,7% Wpływ siarki zależy od ilości manganu i przy małej zawartości Mn jej działanie zabielające jest silniejsze.
b) Do składników sprzyjających grafityzacji należy Si (krzem) - wprowadzany w ilościach 03,-0,5%, fosfor w małym stopniu wpływa na grafityzację ale jest pożądanym składnikiem żeliw.
c)Przy szybkim chłodzeniu (np. w kokilach) występuje duża skłonność do zabielenia, podczas gdy to somo żeliwo odlane do formy piaskowej może być szare.
12. Rodzaj Grafitu i jego wpływ na własności żeliwa.
Grafit jako faza niemetaliczna wpływa osłabiająco na metal, gdyż sam ma małą wytrzymałość i twardość. Płatki grafitu wytwarzają w osnowie metalicznej nieciągłości o ostrych krawędziach, które działają jak karb, a więc zwiększają skłonność do kruchego pękania. Stąd wytrzymałość na rozciąganie , udarność i ciągliwość żeliw są znacznie mniejsze niż stali o strukturze analogicznej jak struktura żeliwa . Wytrzymałość an ściskanie i twardość, mało zależne od obecności grafitu, są zbliżone do odpowiednich wartości dla stali o takiej samej strukturze jak osnowy żelaza z grafitem
13. Żeliwa jakościowe.
Żeliwa sferoidalne -Jest to żeliwo o osłonie ferrytycznej lub perlitycznej z kulistymi wydzieleniami grafitu. Posiada korzystne właściwości żeliwa z grafitem płatkowym, ale ma większą ciągliwość i wytrzymałość i dlatego jest powszechnie stosowane w przemyśle budowy maszyn do wytwarzania korpusów obrabiarek, kół zębatych, wałów korbowych. Dzięki wytrzymałości większej niż żeliwa z grafitem płatkowym pozwala na zmniejszenie ciężaru maszyn, a więc oszczędność materiału.
Żeliwa ciągliwe - Należą do gatunku żeliw mających dobrą ciągliwość własność ta nadawana jest im przez odpowiednią obróbkę cieplną, zwaną wyżarzaniem grafityzującym. Elementy po odlaniu muszą mieć strukturę żeliwa białego.
Żeliwa stopowe - Są to żeliwa o specjalnych właściwościach np. odporne na korozję, żaroodporne lub o podwyższonych własnościach mechanicznych w tym celu wprowadza się do nich pierwiastki stopowe. dokonuje się tego dodając żelazostopy do kadzi przed odlaniem do form.
14.Jaką strukturę posiada stal węglowa o eutektoidalnej zawartości węgla w temperaturze pokojowej i jakim przemianom fazowym podlega od temperatury linii likwidus do temperatury pokojowej?
Stal ma strukturę perlityczną. Przy chłodzeniu wydziela się austenit następnie austenit ulega rozkładowi na mieszaninę eutektoidalną ferrytu i cementytu zwaną perlitem.
15.Podaj i opisz linie wydzielania cementytu na wykresie Fe-Fe3C
Linia wydzielania się cementytu trzeciorzędowego przy zmniejszającej się rozpuszczalności węgla w ferrycie to linia PQ (współrzędne puntów P = 0,22% C oraz 727 stopni , Q = 0,008% C oraz 20 stopni)
16. w jakim zakresie stężenia węgla otrzymuje się czystą strukturę ferrytyczną stali węglowych.
Ferryt jest roztworem o zawartości węgla w temperaturze otoczenia wynoszącej 0,008% C a w temp 723 st. 0,025% C maksymalną rozpuszczalność węgla ferryt posiada w temperaturze przemiany perytektycznej, która wynosi 1493st ; 0,12% C
17.Dla jakiej zawartości węgla w stali węglowej otrzymuje się udział 50% - 50% ferrytu do perlitu? Uzasadnij to graficznie.
Udział 50% - 50% ferrytu do perlitu uzyskuje się w stali o zawartości węgla ok 0,4% ferryt i perli występują razem pomiędzy punktami P - zaw C 0,022% i S - 0,77% wykresu Fe - Fe3C
18. Jaka jest struktura stali węglowych narzędziowych w temperaturze pokojowej i jak ona powstaje z fazy ciekłej? (Dokonaj analizy przyjętego stopu wg wykresu Fe - Fe3C).
19. Co to jest staliwo.
Staliwem nazywamy stal odlaną do form i stosowaną w tym stanie bez obróbki plastycznej. Pod względem metod wytwarzania i składu chemicznego staliwo nie różni się niczym od stali, wykazuje jednak znaczne różnice strukturalne i ma niższe własności mechaniczne.
- 1 -