Zagadnienia do egzaminu z Materiałoznawstwa II. ZIP, studia niestacjonarne.

1. Fazy układu żelazo-cementyt. Definicje, komórki elementarne, zawartość węgla.

Ferryt - roztwór międzywęzłowy węgla w żelazie α (sieć regularna przestrzennie centrowana)

Komórka elementarna żelaza α (A2). Krzyżykami zaznaczono luki, w których mogą lokować się atomy C. Obok pokazano wielkość luki

Austenit - roztwór międzywęzłowy węgla w żelazie γ (sieć regularna ściennie centrowana).

Komórka elementarna żelaza γ (A1). Krzyżykami zaznaczono luki, w których mogą lokować się atomy C. Obok pokazano wielkość luki.

Cementyt - związek międzymetaliczny żelaza i węgla (węglik żelaza Fe₃C), wagowo zawiera 6,67 % C.

Komórka elementarna cementytu jest złożoną komórką rombową.

2. Przemiany fazowe na wykresie żelazo-cementyt. Rodzaj, temperatura i zawartość węgla, równanie przemiany.

3. Mikrostruktury układu żelazo-cementyt w temperaturze otoczenia (w zależności od zawartości węgla).

<0,0218%C - Ferryt i cementyt

0,0218-0,77%C - Ferryt i perlit

0,77-2,11%C - Perlit i cementyt

2,11-4,3%C - Perlit i ledeburyt przemieniony i cementyt

>4,3%C - Ledeburyt przemieniony i cementyt

4. Żeliwo białe. Definicja, mikrostruktura, właściwości, zastosowania.

Żeliwo białe- żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu(nazwa pochodzi od jasnego przełomu)`

Mikrostruktura- perlit, ledeburyt przemieniony, cementyt, steadyt

Właściwości- duża twardość, kruchość, zła skrawalność

Zastosowanie- służy jako pół produkt do wytwarzania żeliwa ciągliwego, walce hutnicze, bębny młynów

5. Podstawowe kształty grafitu w żeliwach. Sposoby otrzymywania poszczególnych kształtów grafitu.

Niemodyfikowane-- z ostro zakończonymi, wydłużonymi płatami grafitu

Modyfikowane-- ze stępionymi krótkimi płatami grafitu

Podwójnie modyfikowane, sferoidalne-- z grafitem kulkowym

Ciągliwe-- z kłaczkowymi wydzieleniami grafitu

6. Wpływ grafitu na właściwości żeliw (w zależności od kształtu).

7. Martenzyt. Definicja, komórka elementarna, budowa ziarnowa, właściwości.

Martenzyt - jest powstałym dzięki bezdyfuzyjnej przemianie austenitu przesyconym roztworem węgla w żelazie α o strukturze krystalicznej tetragonalnej

Właściwości-- jest strukturą stali o największej twardości, ale jest także bardzo kruchy

Komórka elementarna—RSC i RPC żelaza, w strukturze austenitu komórka tetragonalna, deformacja Baina tetragonalnej komórki austenitu w komórkę martenzytu.

Budowa ziarnowa—listwowa, płytkowa

8. Przebieg hartowania stali. Zmiany struktury podczas kolejnych etapów hartowania.

9. Zakresy temperatur hartowania stali niestopowych podeutektoidalnych i zaeutektoidalnych. Wady wynikające z nieprawidłowych temperatur hartowania.

Hartowanie stali podeutektoidalnych od temperatury wyższej od Ac1 lecz niższej Ac3 jest

niekorzystne, ponieważ w strukturze martenzytu występuje również pewna ilość wolnego

ferrytu, który zmniejsza twardość i pogarsza własności mechaniczne po odpuszczeniu.

Natomiast w przypadku stali nadeutektoidalnych zakres temperatury hartowania powyżej Ac1 i

poniżej Acm (rys. 5.22) jest korzystny. Nie uzyskuje się wprawdzie pełnego przejścia stali w

austenit, lecz pozostający w strukturze cementyt drugorzędowy jest składnikiem o wysokiej

twardości i nie pogarsza własności mechanicznych. Nagrzewanie zaś powyżej Acm jest

niebezpieczne i zbyteczne, ponieważ nie zwiększa twardości stali zahartowanej, lecz przeciwnie

- nawet nieco zmniejsza wskutek zwiększenia ilości austenitu szczątkowego i rozpuszczania się

cementytu. Ponadto podczas nagrzewania powyżej Acm rośnie ziarno austenitu i zwiększa się

możliwość powstania dużych naprężeń hartowniczych. Rozrost ziarn austenitu powoduje, że w

stali zahartowanej otrzymuje się strukturę martenzytu o grubych igłach i grubokrystaliczny

przełom, co jest powodem małej ciągliwości i niskiej udarności stali.

10. Bainit, rodzaje bainitu, budowa i właściwości.

Bainit— jest mieszaniną przesyconego ferrytu i węglików

Rodzaje bainitu— banit górny(powstaje w temp. 550-400*C, składa się z listew ferrytu ok. 0,5 um miedzy nimi znajduje się cementyt) i banit dolny(powstaje w temp. poniżej 400*C, wzrost cząstek węglików zachodzi we wnętrzu płytek ferrytu banitycznego

11. Co to jest hartowność stali? Co jest miarą hartowności? Sposoby wyznaczania hartowności.

Hartowność-- jest to zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej podczas hartowania.

Miarą hartowności-- jest grubość warstwy zahartowanej do głębokości gdzie w mikrostrukturze istnieje 50% martenzytu i 50% struktur innych.

Hartowność stali określa się-- Metoda krzywych U- polega na pomiarze twardości na przekroju zahartowanej próbki o kształcie walca. Metoda Jominy'ego- przeprowadza się opierając się na normie PN-79/H-04402. Metodę tę stosuje się celem określenia hartowności stali konstrukcyjnych, węglowych i stopowych niehartujących się w powietrzu.

12. Odpuszczanie stali, rodzaje odpuszczania. Zmiany struktury i właściwości stali podczas odpuszczania.

Odpuszczanie stali-- Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.

Odpuszczanie niskie— (w temp. Do 250'C) Struktura martenzytu odpuszczenia, maleją naprężenia własne, zabieg ten nazywa się często odprężaniem.

Odpuszczanie średnie— (w temp. 350-450'C) Struktura troostytu odpuszczenia, który charakteryzuje się wysoką granicą sprężystości i wytrzymałości przy dostatecznej plastyczności.

Odpuszczanie wysokie— (pomiędzy temp. 500'C i Acl) Struktura sorbitu odpuszczenia, Celem takiego odpuszczania jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości i sprężystości materiału z

jednoczesnym zachowaniem znacznej twardości i dostatecznej odporności na uderzenia.

13. Nawęglanie stali: ośrodki nawęglające, stale do nawęglania, obróbka cieplna po nawęglaniu, struktury przed i po nawęglaniu.

Nawęglanie- zabieg cieplny polegający na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej obrabianego materiału.

Nawęglaniu poddaje się stale niskowęglowe-(do 0,25% zawartości węgla), by zmodyfikować własności warstwy wierzchniej materiału w dalszych fazach obróbki np. zwiększyć jej twardość, a co za tym idzie odporność na ścieranie,

Struktura warstwy nawęglonej-- Najsilniej nawęglona warstwa zewnętrzna o strukturze odpowiadającej stali nadeutektoidalnej składa się z cementytu siatkowego na tle perlitu; pod nią występuje warstwa perlityczna, a następnie strefa perlityczno-ferrytyczna, przy czym im bliżej rdzenia, tym więcej jest ferrytu, a mniej perlitu;

Obróbka cieplna nawęglonych— przedmiotów polega na dwukrotnym hartowaniu z następnym niskim odpuszczaniem

14. Wpływ dodatków stopowych na hartowność stali i na kształt wykresów CTP.

Wpływ dodatków stopowych na hartowność— wszystkie oprócz kobaltu, przesuwają w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, a przez to zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu. Zmniejszają też położenie temperatur początku i końca przemiany martenzytycznej.

Kształt wykresów CTP-- pierwiastki stopowe oprócz kobaltu, przesuwając w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu, a tym samym zmniejszają hartowność stali.

15. Wpływ dodatków stopowych na proces odpuszczania stali. Zjawisko twardości wtórnej.

Zawartość pierwiastka Si zapobiega powstawaniu cementytu w temp. 250-350*C nie występuje kruchość.

Brak w stali pierwiastków P, Sb Sn, As- to kruchośc nie występuje

Twardość wtórna  wzrost twardości  wydzielanie się węglików zarodkujących niezależnie

(niezależnie od cząstek cementytu)  wzrost dyspersji (często koherentne), głównie wykorzystywane w stalach narzędziowych (szybkotnących, do pracy na gorąco)

16. Stale do ulepszania cieplnego niestopowe i stopowe, dodatki stopowe, obróbka cieplna, właściwości.

17. Struktury stali odpornych na korozję, zawartości węgla, dodatki stopowe, właściwości.

Stale ferrytyczne-- Zawartość węgla ograniczona jest do 0,08 %. Duża podatność na odkształcenia plastyczne, dobra odporność na korozje ogólną i wżerową. Zawierają do 30 % Cr; 1,6 % Ni;

Stale martenzytyczne-- Zawartość węgla od 0,08 % do ponad 1 %. Duża twardość i odporność na ścieranie. Zawierają do 19 % Cr; 2,5-2,5 % Ni.

Stale austenityczne-- Stale zawierające ponad 0,03 % C są podatne na korozję międzykrystaliczną. Zawierają od 17-25% Cr; około 4% Ni i 0,2% N.

Stale ferrytyczno-austenityczne— zawartość węgla ponad 0,03%. Znacznie większa odporność na korozje naprężeniową i wżerową, dobra spawalność i obrabialność mechaniczna. Zawierają 22-26% Cr; 3,5-8% Ni.

Stale umacniane wydzieleniowo— ma duży wskaźnik wytrzymałościowy.

18. Korozja międzykrystaliczna w stalach austenitycznych i jej zapobieganie.

Korozja międzykrystaliczna— powoduje całkowity zanik spójności między ziarnami oraz gwałtowne zmniejszenie właściwości mechanicznych.

Zapobieganie-- Ponowne przesycenie stali po spawaniu. Dodanie do stali pierwiastków tworzących bardzo trwałe węgliki, które nie rozpuszczają się w austenicie w temp przesycenia. Zmniejszenie zawartości węgla do wartości granicznej rozpuszczalności węgla w temp. otoczenia. Przez udział w strukturze austenitu 10-20% objętości ferrytu.

19. Żaroodporność i żarowytrzymałość stali. Dodatki stopowe poprawiające te właściwości.

Żaroodporność— Chrom w ilości 5%zapewnia stali dobrą żaroodporność temperaturze 600-650ºC. A przy 30% Cr nawet do 1100*C. Krzem i aluminium działają podobnie, ich zawartość ogranicza się do około 3%

Żarowytrzymałość— Nikiel przy stężeniu ok. 9%, w obecności ok. 18% chromu powoduje utworzenie struktury austenitycznej. Molibden, wolfram, wanad, kobalt, chrom, tytan i krzem, które podwyższają temperaturę topnienia i rekrystalizacji.

20. Temperatura przejścia plastyczno-kruchego w stalach. Wpływ struktury i dodatków stopowych na przejście plastyczno-kruche. Stale do pracy w obniżonych temperaturach.

21. Stale narzędziowe niestopowe, obróbka cieplna, właściwości.

Hartuje się w temperaturze -760-800*C, chłodzi w wodzie i odpuszcza w temp. 180-300*C, wygrzewając w temp. odpuszczania przez około 2 godziny. Dobór temp. odpuszczania zależy od wymaganej twardości i ciągliwości narzędzia. Po odpuszczeniu w temp. 200*C. Twardość wynosi od 53-64 HRC. Występują głęboko lub płytko hartujące.

22. Stale narzędziowe stopowe. Podział wg zastosowań, zawartości węgla, dodatki stopowe, obróbka cieplna, właściwości.

Do pracy na zimno— stosowane do praca w temp. do 200*C a czasem do 300*C,zawierają od 0,55-1,20%C, odporność na zużywania ścierne oraz ciągliwości, dodatki stopowe; chrom, mangan, wolfram

Do pracy na gorąco— stosowane na narzędzia do obróbki plastycznej i formy odlewnicze (do temp. 500-600*C), zawierają 0,25-0,60%C, ze względu na udarowy charakter pracy, dodatki stopowe; mangan, krzem, chrom.

Stale szybkotnące— stosowane na narzędzia do obróbki skrawaniem, pracujące w temp. około 500*C, dobrze dobrany skład chemiczny pozwala na skrawanie z dużymi prędkościami, zawierają od 0,75-1,45*C, dodatki stopowe; chrom, wolfram, wanad

23. Odlewnicze stopy miedzi, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości.

24. Stopy miedzi do obróbki plastycznej, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości, obróbka cieplna brązów aluminiowych i berylowych.

25. Odlewnicze stopy aluminium, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości. Modyfikacja siluminów.

Stopy Al-Si(siluminy)— dodatek Cu poprawia własności mechaniczne w podwyższonych temp. Żaroodporność zwiększa naddatek Ni.

Stopy Al-Cu— wadą jest skłonność do pękania na gorąco- przeciwdziała jej dodatek Ti

Stopy Al-Mg— po dodaniu Si stopy mogą być umacniane wydzieleniowo, są dobrze obrabialne i odporne na korozje

Stopy Al- Zn— umocnienie wydzieleniowo umożliwiają dodatki Mg i Cu, powodują wydzielanie się drobno dyspersyjnych, twardych faz międzymetalicznych (Mg- dobra spawalność i odporność korozyjna)

Modyfikacja siluminów— Siluminy podeutektyczne i eutektyczne modyfikuje się fluorkiem sodu nieprzekraczającym 0,1%, a siluminy nadeutektyczne fosforem. Celem modyfikacji jest poprawienie właściwości siluminów.

26. Stopy aluminium do obróbki plastycznej, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości, obróbka cieplna durali.

27. Metody doboru materiałów.

Metoda Pahla i Beitza. Metoda Dominica, Metoda logicznego przybliżenia liczbowego

---