Material- w pojeciu technicznym cialo stale o wlasciwosc.
umozliwiajacych jego stosowanie do wytwarzania
produktow.Materialy: naturalne:drewno,skura; inżynierskie: metale,stopy,polimery,szkla,ceramiczne,kompozytowe.
Wlasnosci metali zaleza od wiazan. Metale - pierw.
Wykazujace charakt.właściwości fizyczne: wysoka
przewodnosc cieplna i elekryczna; +wspólczynnik temp
eraturowy rezystancji elektr(Rrosnie,Trosnie); nieprzezr
oczyste w stanie stalym i cieklym; polysk metaliczny; m
ozliwosc odksztalcen plastycznych(pod wplywemT); wy
stepowanie w stanie stalym w temp otoczenia.
Odkszatlcenia: proste ojetosciowe (na cialo dzialaja sily
ze wszystkich stron); proste odksztalcenie postaci (wyw
olane naprezeniem stycznym) stany skupienia ze wzglę
du na właściwości sprezyste: staly:duze wartosci modu
low sprezystosci objetosciowej i postaciowej; ciekly:mni
ejsza wart.m.s.o i znikomo mala m.s.p; gazowy:maly mo
dul spr. Obj i praktycznie zerowy spr. Post) stany skupi
enia ze względu na właściwości strukturalne- staly:st
an krystaliczny,uporzadk elementow(at,cząst.jonow); ci
ekly-pewne ulozenie ale tylko bliskiego sasiedztwa,dalej
inne; gazowy-nieuporz.struktura; stan bezpostaciowy
(amorficzny); ciekle krysztaly. Krystalizacja- przejscie
ze stanu cieklego w staly,tworza się krysztaly. Zarodki-
trwale powiazane atomy,one tworza krysztaly,można
wyroznic granice cial(woda i lod) stan szklisty-nie można
wyroznic granicy(lod woda) wiazania- tworzenie wiazan
polega na uwspolnieniu lub wymianie elektr.walenc.
wiazanie jonowe-wymiana elektr.w. powoduje przyciaganie
elektorostatyczne. Wiazanie atomowe-elektrony walenc.
Tworza pary nalezace wspolnie do dwoch jader. Wiazanie
kowalencyjne(w krysztalach diamentu) molekularne
(miedzyczasteczkowe) np. grafit; wiazania wtorne: van
der waalsa- wystepuja miedzy dipolami czastek lub atomow
. Jest ono wynikiem przyciagania silami coulomba miedzy
koncami dipoli; Sily Londona- wykreowane dipole w
czastkach elektrycznie obojetnych w stanie normalnym.
Wiazania wodorowe - najsilniejsze wiazania wtorne miedzy
spolaryzowanymi czasteczkami. Sposoby obsadzania
atmow w sieciach: prymitywna, przestrzennie centrowana,
sciennie centrowana, centrowana na podstawie
LK-liczba koordynacyjna, liczba atmow najblizszych i
rowoodleglych od danego atomu, Gestosc wypelnienia-
ilosc atomow przypadajacych na 1 komorke, Gestosc
upakowania- stosunek objetosci atmow do objetosci
komorki.W cialach krystalicznych atomy ulozone sa w
zorganizowany sposob w pewnym geometrycznym
porzadku. Maja ksztal kulisty, umiejscowione sa w stalych
odleglosciach. Defekty w materialach: punktowe: wakans
, a. miedzywezlowy | liniowe: dyslokacje | powierzchniowe:
granice Defekty punktowe sa to zaklocenia budowy
krystalicznej we wszystkich kierunkach , maja rozmiary
wielkosci rzedu odleglosci atomowych Defekty liniowe
: zaklocenia budowy krystalicznej ktore w dwoch kierun
kach maja rozmiar rzedu kilku odleglosci atomowych, a
w drugim-calego ziarna lub jego czesci. Dyslokacja
krawedziowa(dodatkowa plaszczyzna); dyslokacja
srubowa(przemieszczenie czesci krysztalu względem
pozostalem czesci do osi) Mechanizm krzepniecia -1
tworzenie sie zarodkow krystalizacji 2 narastanie zarodkow
krysztalu Tamman uzaleznil proces krystalizacji od stopnia
przechlodzenia Polikrysztal-zbior wielu krysztalow
Monokrysztal-pojedynczy kryszt. o rozmiarach makro
skopowych.Twardosc- Opor z jakim badane cialo przeciw
stawia sie wciskaniu innego ciala. Charakterystyczna cecha
metali. Udarnosc- okresla sie w dynamicznej probie
zginania udarnego. Mierzy sie energie zurzyta na
zniszczenie. Zalezy od struktury, dzialania karbu T.
Wyrzymalosc zmeczeniowa: Dla materialow pracujacych
w warunkach zmiennych obciazen. Pekanie zmeczeniowe-
zaczyna sie w miejscach koncenracji naprezen, rozwija sie
stopniowe, po krytycznym oslabieniu nastepuje nagle
pekniecie. ODKSZTALCENIA METALI: sprezyste:
polega na odksztalceniu sie sieci przestrzennej,. Wychylenia
atmow z polozenia rownowagi zanikaja po usunieciu sily
zewnetrznej. plastyczne: polega na trwalym przesunieciu
sie czesci krysztalu wzgledem pozostalej jako efekt
poslizgu lub stalym skreceniu czesci krysztalow.
Wektor burgersa: jest to najmneijsze niedomkniecie
konturu wytyczonego wokol linii dyslokacji. Jest to
rowniez elementarny skok na jaki moze przesunac się
dyslokacja Defekty powierzchniowe: dwuwymiarowe
defekty struktury krystalicznej takie jak: granice ziarn,
granice miedzyfazowe, bledy ulozenia Granice ziaren:
koherentne, polkoherentne, niekoherentne
Bledy ulozenia: wystepowanie plaszczyzn
krsytalograficznych na przekroju calego krystzalu
lub jego czesci
Dyfuzja: ruchy atomów zachodzace pod wpływem
wzbudzenia term. Tzn z wukorzystaniem energii
drgań cieplnych atomow. Samo i heterodyfuzja
(przemieszczanie rozpuszczonych atomow w sieci
krystalicznej rozpuszczalnika) Mechanizmy
dyfuzji: prosta lub pierscieniowa, za posrednictwem
wakansow, miedzywezlowa(skokowe przemiesz
czenia at.o malych promieniach z jednego polo
zenia miedzywezlowego w inne., wzdluz defektow
zlozonych(1przy udziale dyslokacji. Dyslokacje
jako defekt liniowy wywoluje pole naprezen co
ulatwia przemieszcz. Się at. dyslokacja krawedziowa
powoduje się rozciaganie pod ekstraplaszczyzna i
wtedy się tworza rury dyslokacyjne. 2.dyfuzja
granicami ziaren. Granice ziarn powoduja defekty
powierzchniowe i powoduja ze gestosc ulozenia at.
w ich obszarze jest mniejsza niż w sieci, co
ulatwia przeskok at.im wieksza Egranicy tym
szybsza jest dyzuzja. Powierzniowa(na pow.
Krysztalu przebiega swobodniej niż wew) i
reaktywna(gdy istnieje tendencja do tworzenia
zwiazkow miedzymetalicznych pomiedzy
dyfuzyjacymi skladnikami) Prawa dyfuzji
kierunek dyfuzji wyznacza gradient stezenia-
z obszaru o wiekszym st. Do obszaru o mniejszym
st. I,II prawo Ficka: odnosi się do przypadku
niezmiennosci st. W czasie w kazdym punkcie
ukladu. Umozliwia wyznaczenie rozkladu st. Po
uplywie czasu. Przemieszczenie dyfuzji zalezy
od: czasu i wsp. Dyfuzji D. Procesy zwiazane z
dyfuzja: spiekanie w fazie stalej, rozrosty ziaren,
ujednorodnianie materialow, obrobka cieplno-chem.
Rekrystalizacja wlasciwa: zarodkowanie nowych,
nieodksztaconych ziaren i ich wzrost, zaczyna się
powoli, osiaga max szybkosc, konczy się powoli.
Im wyzsza T wyzarzania tym krotszy czas rekrys
talizacji. T rekryst. Zalezy: od rodzaju materialu,
czystosci materialu, wielkosci odksztalcenia(stopnia
zgniotu) wielkosc ziarna po rekryst. Zalezy:
stopnia zgniotu, czasu wyzarzania, T wyzarzania.
Wyzarzanie rekrystalizujace: obrobka cieplna
majaca na celu przywrocic materialowi zgniecionemu
strukture i właściwości sprzed zgniotu. Wykres
ukladu rownowagi fazowej: przestawia budowe
fazową stopow w zaleznosci od T i skladu chem,
sklad chem. W % wagowych lub atomowcyh,
umozliwiaja ustalenie warunkow krzepniecia,
przemian fazowych dla wybranego stopu i budowy
fazowej w wybranej T. wszystkie możliwe stopy
utworzone przez dwa okreslone pierw.-dwuskladni
kowy uklad stopow. Trwalosc budowy w stanie
rownowagi termodyn. Budowa metastabilna.
Faza- część układu jednorodna pod wzg. Krystal
ograf. I chem, oddzielona od reszty ukladugranica
miedzyfazową. Układ- zbior faz w rownowadze
termodynamicznej. Składniki- substancje proste
lub zlozone nie ulegajace przemianom, z których
skladaja się fazy ukladu. Rownowaga fazowa-
w okreslonych warunkach stosunki ilości miedzy
fazami ukladu sa stale. Reguła faz Gibbsa- liczba
stopni swobody układu- liczba zew i wew
czynnikow(T,p,sklad) które można zmieniach w
pewnym zakresie nie powodujac zmiany liczby faz
w danym ukladzie. Fazy miedzymetaliczne tworza
się: z roztworu cieklego(topia się bez uprzedniego
rozkladu); w trakcie krystalizacji stopu(topia się po
uprzednim rozkladzie); z fazy stalej-zanikaja przed
stopieniem. Stop-polaczenie 2lub wiecej pierw.z których
przynajmniej 1jest metalem. Oprocz glownego
skladnika wystepuja domieszki i dodatki stopowe.
skladnikami stopow sa pierw lub zwiazki. Podzial na
2i wieloskladnikowe. Sa wytwarzane glownie przez
topnienie i krystalizacje ze stanu cieklego. W wyniku
tych procesow z cieczy,bedacej zwykle roztworem
wszystkich skladnikow stopu,mogą powstac: roztwory
stale, fazy miedzymetaliczne, mieszaniny faz, zw
chem. Mieszanina skladnikow AiB- tworzy się wtedy
skladniki nie rozpuszczaja się wzajemnie w stanie stalym
i nie reaguja ze soba.można je odroznic w mikrostrukturze
stopu. Zwiazek chemiczny-tworzy się gdy stosunek liczby
at. odpowiada skladnikowi stechiometrycznemu, który
można wyrazic prostym wzorem.tworzy się odrebna
siec krystaliczna,rozna od sieci pierw,istnieje okreslona
Ttopnienia,gwaltowna zmiana właściwości ze zmiana
skladu chem. Roztwor staly- stanowi jednorodna faze
o wiazaniu metalicznym i strukturze krystalicznej.
Metal,którego at. wystepuja w sieci w przewadze jest
rozpuszczalnikiem.drugi jestpierw rozpuszczonym.
Roztwory stale zachowuja strukture krystaliczna taka
jak czysty metal rozpuszczalnika. Roztwor podstawowy
-rozpuszczalnikiem jest skladnik stopu, roztwor
wtorny-faza miedzymetaliczna. Roztwory dzielimy
na(ze wzgl. Na stezenie) graniczne-jeśli st. Skladnika
rozpuszczonego jest z zakresie st. Ciagle-w przypadku
nieogranicznonej rozpuszczalnosci obydwu skladnikow.
Cechy roztworow stalych: struktura krystaliczna jak u
rozpuszczalnika; zwiekszenie sieci powoduje stan
naprezen rownowaznych silami wiazania metalicznego
i zalezy od rodzaju roztworu i stosunku promieni at;
graniczna równowaga równowagi naprezen i sil wiazania
odpowiada w danej T nasyceniu roztworu; rozpuszczalnosc
maleje wraz z obnizeniem T. Stopy-roztwory stale
miedzywezlowe- rozklad at jest przypadkowy;at skladnika
rozpuszczonego zajmuja luki w sieci przestrzennej
rozpuszczalnika; roztw.miedzywezlowe tworza miedzy
soba: pierw rozpuszczone:HBCN(maly r at) i pierw. Rozpuszczalnika:TiVCrMnFeCoNiMoW; znieksztalcenie
sieci polega na ekspansji,niezaleznie od roznicy w
wielkosciach, atomow; rozwt.miedzywezlowe sa
tylko ograniczone; siec roztw.m. ma zawsze
wieksza stala sieciowa od sieci rozpuszczalnika.
Stopy-roztwory różnowęzłowe- rozklad at.
przypadkowy; poszczegolne wezly sieci obsadzone
przypadkowo; statystycznie nieuporz.przez oba
rodzaje at; w mikroobjętościach stosunek objetosciwy
at.podlega wahaniom; siec roztw.- znieksztalcona
siec rozpuszczalnika; zmiana parametru-proporcj
onalna do st. Roztw roznowezlowe tworza:MgAlTi
CrMnFeCoWNiCuMoAg; wystepuje kontrakcja lub
ekspansja; roznice promieni at. przekraczaja 15%,co
uniemozliwia powstawanie roztw. Nieograniczonego.
Nadstruktury- roztw.uporzadkowane,prawidlowy
rozklad at. obydwu skladnikow w sieci; at zajmuja
okreslone wezly; stosunki atomowe skaldnikow:1:1,
1:3,3:1; wzory stechiometryczne:AB3,A3B,AB;
wystepuja w pewnych zakresach st; nieweilkie
przemieszczenia dyfuzyjne prowadza do regularnego
rozmieszczania; przemiana zachodzi przy powolnym
ogrzewaniu lub dlugim wygrzewaniu w charakt.T;
siec przestrzenna analogiczna do roztworu-uporzadkodk.
powoduje jednak mniejsze naprezenie.
Fazy miedzymetaliczne- charakterycuja się
wlasciwosciami i strukturami posrednimi miedzy
roztw.stalymi a zw chem. o wiazaniach jonowych
lub kowalencyjnych. Tworza się w stanie cieklym
lub stalym; struktura faz rozni się od struktur skladnikow;
at. wykazuja uporz. Rozmieszczenie; miedzy at.
przewaga wiazania metalicznego; można przypisac
wzory podobne do wzorow zw chem. polimorfizm
(alotropia)- cecha metali które przebudowuja swój
swoja siec krystaliczna pod wplywem T,p. odmiany
alotropowe (alfa, gamma, betta) roznia się
wlasciwosciami chem,fiz,struktura,wlasnosciami
wytrzymalosciowymi,T wystepowania.
Klasyfikacja żeliwa szarego niestopowego(weglowe):
modyfikowane, sferoidalne, ciagliwe. Żeliwo szare
zwykle-charakterystyka- niska wytrzymalosc-
zaleznosc od osnowy; dobra skrawalnosc; niska
odpornosc na zuzycie scierne; twardosc zalezna od
osnowy; duza zdolnosc do tlumienia drgań.
Wytrzymalosc zeliwa perlitycznego wynosi
350-450Mpa, twardosc ok. 200-250HB.
Hartowanie- polega na nagrzewaniu do temp.
austenityzowania i oziebieniu z szybkoscia
umozliwiajaca uzyskanie odpowiedniej struktury.
Stale wysokosopowe nagrzewamy do temp
1100+ stopni. Osrodki chlodzace:woda, oleje
hartownicze, kapiele solne, osrodki sfluidyzowane.
Stal zahartowana zyskuje na wytrzymalosci, twardosci,
sprezystosci. Maleje udarnosc, wydluzenie, przewezenie,
obrabialnosc. Hartownosc stali to zdolnosc do
tworzenia struktury martenzytycznej. Hartowanie
ciągłe-polega na ciągłym ochładzaniu elementu,z
v > od krytycznej w temp < od Początkowej przemiany
mertenzytycznej,stale weglowe chlodzimy w wodzie i
roztworach soli. Hartowanie stopniowe-chlodzimy
element w temp wyższej od mertenzytycznej i
utrzymywania w niej do momentu wyrównania temp
na powierz. i w rdzeniu po czym chlodzeniu do temp
otoczenia Hartowanie bainityczne-w temp ok.
250-400*C utrzymuje się w niej do zakończenia
przemiany bainitycznej, chlodzi powietrzem, posiada
duza twardość, udarowosc i ciagliwość
Przemiana martenzytyczna- jest bezdyfuzyjna i
zachodzi przy duzym przechlodzeniu austenitu do
T=200*C przy chlodzeniu z V wieksza od krytyczenej.
W wyniku powstaje martenzyt,czyli przesycony
roztwor wegla w zelazie alfa. Przemiana zachodzi pod
warunkiem ciaglego obnizania T w zakresie od T
poczatku przmiany do T jej konca. Może zachodzic:
atermicznie(tworzenie krysztalow martenzytu z austenitu
bez aktywacji cieplnej) wybuchowo(w kilku wypuchach
zachodzacych <o*C) izotermicznie przemiane
martenzytyczna ulatwiaja naprezenia rozciagajace i
odksztalcenie plastyczne Przemiana bainityczna-
łaczy w sobie cehcy przemiany bezdyfuzyjnej i
dyfuzyjnego przemieszczenia wegla. Zachodzi
przy przechlodzeniu stali do T ok. 450-200*C. powstaje
bainit, bedacy mieszanina ferrytu przesyconego weglem
dyspersyjnych weglikow. Zarodkowanie bainitu
rozpoczyna dyfuzyjne przemieszczanie wegla w austenicie
do granic ziarn i dyslokacji. Zarodkami sa miejsca ubogie
w wegiel, utworzone w poblizugranic ziarn i dyslokacji.
Ilosciowe dane dotyczace zaleznosci struktury i wlasnosci
stali od T i t przemiany austenitu przechlodzonego
zawieraja wykresy CTP - czas-temp-przemiana. W
zaleznosci od sposobu chlodzenia dla roznych gatunkow
stali sa opracowywane wykresy CTPi- przy chlodzeniu
izotermicznym(sporzadza się okreslajac stopien przemiany
przy danej T metoda dylatometryczna,magnet-indukcyjna,
elektryczna lub metalograficzna) CTPc- anizotermiczne
przy chlodzeniu ciaglym.(charakteryzuja przemiany
austenitu przechlodzonego przy chlodzeniu z roznymi
szybkosciami. Otrzymuje się je w wyniku badan metoda
dylatometryczna, na dylatomatrach bezwglednych. T
poczatku i konca przemian i odpowiadajace im czasy
odczytuje się przez rzutowanie odowiednio na osie T
lub t punktow przeciecia krzywych szybkosci chlodzenia
z krzywymi poczatku i konca przemiany)