Stal - stop żelaza z eglem o zawartosci do 2,05 % węgla. Występuje on w postaci związanej Fe3C (węglik żelaza, cementyt). Stal poddawana jest wyłącznie obróbce plastycznej.

Żeliwo - stop żelaza z węglem o zawartości węgla 2,05% do 6,67%. Węgiel w żeliwach występuje w postaci wolnej, czyli grafitu. Jest tworzywem odlewniczym, odlewa się je do form.
Silumin - stop aluminium z krzemem (12-14%) jest to tworzywo odlewnicze (np. na głowice lub tłoki)

Dural - stop aluminium z miedzią (do 4 %) jest to tworzywo do obróbki plastycznej. ( np. na statki powietrzne i wszystkie lekkie konstrukcje)

Martenzyt- jest to stały przesycony roztwór węgla w żelazie alfa. Przemiana martenzytyczna jest bazyfuzyjna. Martenzyt jest bardzo twardy i ma budowę iglastą, a jego igły są równoległe bądź przecinają się pod katem 60˚ i 120˚.

Bakelit - tworzywo termoutwardzalne, mocznikowe, stosuje się je na obudowy np. transformatorów.

Hartowanie - to obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu, wygrzaniu i szybkim schłodzeniu elementu. Podlegają mu tylko i wyłącznie stale. Hartowanie może odbywać się tylko i wyłącznie z austenitu, zaś temperatura wygrzewania wynosi od 30˚ do 50˚ powyżej temperatury przemiany perlitu w austenit.

Wyżarzanie - to obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu, wygrzaniu i powolnym schłodzeniu elementu.

Odpuszczanie - polega na nagrzaniu stali poddanej uprzedniemu hartowaniu, w celu otrzymania stanu bardziej stabilnego. Chłodzenie po wygrzewaniu odpuszczającym przeprowadza się w powietrzu lub - w celu uniknięcia kruchości odpuszczania - w oleju lub w wodzie.

Ulepszanie cieplne - to połączenie odpuszczania i hartowania, obróbka ta ma na celu poprawę właściwości mechanicznych stali.

Definicja hartowania stali - to zdolność stali do wytworzenia struktury martenzytycznej :

- stale do 0,2 % węgla są niehartowne

- od 0,2% do 0,4% węgla są trudno hartujące się

- powyżej 0,4% są hartowne

Krzepnięcie metali:

Dyfuzja - rozpraszanie, mieszanie się

Bajnit- rozdrobniony perlit

Wszystkie metale krzepną w sieciach krystalograficznych.(struktura sześcienna)

Stal zahartowana- stal, w której strukturze występuje powyżej 50% martenzytu i poniżej 50% bajnitu.

Prędkość krytyczna - to najmniejsza możliwa prędkość chłodzenia, przy której zajdzie przemiana austenitu w martenzyt. Linia ta jest styczna do krzywej początku przemiany austenitu w perlit.

Rodzaje hartowania:

Hartowanie objętościowe - jego celem jest uzyskanie na całym przekroju przedmiotu struktury martenzytycznej o dużej wytrzymałości

twardości i odporności na ścieranie,odznaczającej się jednak znaczną kruchością i naprężeniami własnymi.

Hartowanie zwykłe - polega na oziębianiu w jednym ośrodku hartowniczym. Ujemną stroną jest wyzwalanie się znacznych naprężeń hartowniczych. Chłodzenie do temperatury poniżej przemiany martenzytycznej przebiega w sposób ciągły i bez gwałtownej przemiany szybkości chłodzenia. Dla stali wysokowęglowych hartowanie takie daje strukturę martenzytyczno - bainityczną.

Hartowanie stopniowe - występuje w dwóch ośrodkach i umożliwia dokładną regulację czasy wytrzymywania w pierwszej cieczy hartowniczej. Element oziębia się w kąpieli solnej o temperaturze Ms (30-500C) i wychładza na powietrzu. Czas wychładzania w pierwszym ośrodku nie może przekroczyć czasu trwałości przechłodzonego austenitu. Sposób ten zmniejsza naprężenia hartownicze strukturalne i cieplne.

Hartowanie izotermiczne - jest hartowaniem bainitycznym, nie wymagającym, odpuszczania. Polega na oziębianiu przedmiotu w kąpieli o temperaturze wyższej od Ms (250-4000C) i wytrzymaniu w niej przez czas zapewniający całkowite zakończenie przemiany bainitycznej. Przy wysokiej twardości (45-55 HRC) uzyskuje się wyższą plastyczność i udarność niż przy hartowaniu martenzytycznym.

Interpretacja wykresu CTD

Wykres CTP przedstawia przemianę austenitu pod wpływem chłodzenia.

Odległość między liniami początku i końca przemiany określa szybkość przemiany austenitu.

Z krzywych CTP możemy wywnioskować, że poniżej temperatury A1 trwałość austenitu jest bardzo duża, dlatego mała jest szybkość przemiany, wraz ze wzrostem chłodzenia szybkość przemiany wzrasta osiągając największą wartość w zakresie od 550 ÷ 600°C. W skutek dalszego obniżania temperatury szybkość przemiany austenitu maleje. W temperaturze ok. 250 °C austenit osiąga ponownie dużą trwałość a szybkość jego rozkładu spada do minimum. Poniżej linii Ms przemiana austenitu ma charakter bez dyfuzyjny, co tłumaczy zanik linii początku i końca przemiany poniżej tej linii.

Szybkość chłodzenia Vkr to prędkość krytyczna - jest to minimalna prędkość chłodzenia umożliwiająca przemianę martenzytyczną.

Wyżarzanie

Wyżarzanie - Jest to zabieg cieplny polegający na nagrzewaniu metalu do wymaganej temperatury, wygrzewaniu w niej i następnie powolnym chłodzeniu. W niektórych rodzajach wyżarzania zachodzą przemiany ferryt w austenit i perlit w austenit.

Wyżarzanie ujednoradniające - Inaczej nazywane jest homogenizacją, jest zabiegiem cieplnym polegającym na nagrzaniu stali do temperatury powyżej linii GSE na wykresie układu żelazo-węgiel, często o 100-200oC poniżej solidusu. Ujednorodnianie przeprowadzamy zwykle na wlewkach, zwłaszcza stali stopowej lub odlewach staliwnych. Ujednoradnianie ma na celu usunięcie drogą dyfuzji w stanie stałym niejednorodności chemicznej ziaren (segregacji dendrytycznej) i częściowo wydzieleń na granicach ziaren. Proces ujednoradniania odbywa się w temperaturze 11000C-11500C w czasie 12-15 godzin, a powolne studzenie przeprowadzamy do temperatury 200-250oC.

Wyżarzanie normalizujące - Nazywane jest inaczej normalizowaniem i polega na nagrzaniu staliwa do temperatury 500C powyżej przemiany A3 lub Acm, wygrzaniu aż do usunięcia roztworu węgla w Fe γ i studzeniu w spokojnym powietrzu. Normalizowanie przeprowadzamy w celu otrzymania jednorodności i rozdrobnionej struktury, co polepsza własności wytrzymałościowe stali oraz jej przydatność do obróbki skrawaniem.

Wyżarzanie zupełne - Jest pewną odmianą wyżarzania normalizującego. W tym przypadku nagrzewanie i wygrzewanie przeprowadzamy identycznie, jak dla normalizowania, natomiast chłodzenie jest powolniejsze i odbywa się razem z piecem lub w popiele. Powyższy zabieg umożliwia -uzyskanie struktury zbliżonej do stanu równowagi, a więc stale są zmiękczone.

Wyżarzanie sferoidyzujące - Sferoidyzowanie polega na nagrzaniu stali do temperatury zbliżonej do Ac1, wygrzaniu w tej temperaturze przez pewien czas oraz wolnym chłodzeniu, aby przejść do temperatury Ar1. Po takiej obróbce cieplnej otrzymuje się strukturę cementytu kulkowego na tle ferrytycznym. Temperatura wyżarzania sferoidyzującego stali węglowych jest zmienna i wzrasta wraz z zawartością węgla w stali. Po sferoidyzowaniu otrzymujemy strukturę dość różną w zależności od rodzaju stali, temperatury, czasu wygrzewania oraz do skłonności stali do gruboziarnistości lub drobnoziarnistości.

Wyżarzanie odprężające - Przeprowadzane jest w celu usunięcia naprężeń istniejących w tworzywie, za pomocą obróbki cieplnej, bez przeprowadzania zmian strukturalnych w materiale (stali). Naprężenia powstają w odlewach, w spoinach, w częściach hartowanych lub po zgniocie. Mogą być czasami bardzo duże, bliskie naprężeniom niszczącym. Usuwamy je za pomocą wyżarzania odprężającego. Przedmiot nagrzewany jest do odpowiedniej temperatury (materiały umocnione zgniotem na zimno do temperatury rekrystalizacji), wygrzewamy w niej przez pewien czas i następnie wolno chłodzimy. W zależności od rodzaju materiału, jego stanu oraz od przyczyn wywołujących naprężenia, stosuje się różne temperatury i czasy wygrzewania. Zwykle wygrzewa się w czasach dochodzących do kilku godzin, tym krócej, im wyższa jest temperatura. Staliwa lub żeliwa oraz przedmioty spawane, można odprężać w temperaturach dość wysokich, nawet do 650oC, ponieważ ich struktura jeszcze prawie nie ulega zmianie.

Wyżarzanie stabilizujące - Stabilizowanie, nazywane czasami sezonowaniem, jest to zabieg cieplny, polegający na dłuższym wygrzewaniu przedmiotów stalowych w temperaturze nie przekraczającej zwykle 150oC. Zabieg ten przeprowadza się celem zapewnienia niezmienności wymiarów przedmiotu oraz zmniejszenia naprężeń wewnętrznych. Temperatury stabilizowania stosuje się dość różne, czasami nawet w temperaturze otoczenia, wtedy ten zabieg nazywamy stabilizowaniem naturalnym (sezonowaniem). Szczególnie często stabilizację przeprowadzamy na materiałach stosowanych na sprawdziany oraz dla odlewów żeliwnych

b ) Odpuszczanie

Odpuszczanie jest obróbką cieplną, którą stosuje się do stali uprzednio zahartowanych. Polega ona na nagrzaniu stali do temperatury niższej od temperatury przemiany Ac1, przetrzymaniu w niej przez pewien czas tak aby zaszły odpowiednie przemiany fazowe, a następnie powolnym chłodzeniu. W ten sposób zmniejszamy na ogół twardość i wytrzymałość, ale podwyższamy udarność. Dokładne badania wykazały, że podczas nagrzewania stali zahartowanej do temperatury w granicach 80-170oC zachodzi przemiana martenzytu tetragonalnego w martenzyt regularny (zmieniają się parametry i układ płatków martenzytu, co jest połączone ze wzrostem twardości).

Odpuszczanie polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temperatury niższej od temperatury przemiany eutektoidalnej i chłodzeniu do temperatury otoczenia.

Zależnie od stosowanej temperatury rozróżnia się odpuszczanie niskie, średnie i wysokie.

Odpuszczenie niskie - przeprowadza się w zakresie temperatury 150-250oC celem usunięcia naprężeń hartowniczych, przy zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie.

Odpuszczanie średnie - przeprowadza się w zakresie temperatury 250-500oC w celu uzyskania przez stal dużej wytrzymałości i sprężystości. Twardość ulega przy tym dość znacznemu obniżeniu. Tego rodzaju odpuszczaniu poddaje się sprężyny, resory, matryce, części silników, samochodów itp.

Odpuszczanie wysokie - przeprowadza się w zakresie temperatury powyżej 500oC i poniżej Ac1. Ma ono na celu m.in. uzyskanie możliwie najwyższej udarności dla danej stali, przy jednoczesnym zwiększeniu stosunku Re do Rm. Stal konstrukcyjna odpuszczona wysoko po hartowaniu uzyskuje strukturę sorbityczną i odznacza się z reguły wyższą granicą plastyczności i wyższym wydłużeniem i przewężeniem niż ta sama stal o strukturze perlitycznej. Podczas wysokiego odpuszczania poza zmianami strukturalnymi, zachodzi jednocześnie prawie całkowite usunięcie naprężeń powstałych podczas hartowania. Odpuszczanie wysokie stosuje się do większości stali konstrukcyjnych.

Temperaturę i czas odpuszczania dobiera się w zależności od własności jakie mają być otrzymane.

b) Wyżarzanie rekrystalizujące - Przeprowadzamy je po zgniocie na zimno. Temperatura rekrystalizacji stali jest zależna od zawartości węgla: dla żelaza elektrolitycznego wynosi ok. 4400C i wzrasta z ilością węgla do około 550oC przy zgniocie 50%.

---