1. Stal jest stopem żelaza z węglem który nie przekracza 2% węgla w stali, w stalach występują również pierwiastki które zaliczją się do 3 grup, zanieczyszczeń (siarka fosfor), domieszki (mangan krzem), dodatki stopowe w celu polepszenia właściwości (wolfram wanad chrom krzem molibden nikiel). Żeliwa które są stopem żelaza z węglem powyżej 2% zawartości węgla, żeliwa mają główne zastosowanie w odlewnictwie dzieli się je na żeliwo białem gdzie wegiel występuje w postaci węglików i żeliwa szarego gdzie węgiel występuje w postaci grafitu
3. węgiel posiada duży wpływ na strukturę i właściwości stali. Od ilości jego w materiale zależy czym będzie stop, stalą czy żeliwem, stalą nadeutektoidalną, eutektoidalną czy podeutektoidalna. Wraz ze wzrostem zawartości węgla gwałtownie maleje plastyczność przy równoczesnym wzroście twardości, wytrzymałości na rozciąganie Rm i granicy plastyczności Re Granice plastyczności i wytrzymałości Ana rozciąganie rośna liniowo do 1% zawartości C po czym spadają ponieważ materiał staje się kruchy.
4. pierwiastki stopowe dodajemy aby poprawić hartowność, aby wywołać umocnienie roztworowe i utwardzenie wydzieleniowe cząstkami twardych faz, aby wywołać odporność na korozje, aby uzyskać stabilizacje austenitu -stal austenityczną sieć RSC w temperaturze pokojowej.
6.Wyżarzanie- jest to zabieg cieplny w którym główną role odgrywa temperatura i czas wygrzewania stopów. Temperatura wygrzewania może być niższa jak i wyższa od temperatury krytycznej materiału. Szybkość chłodzenia powyżej temperatury krytycznej powinna być stosunkowo wolna aby przemiany fazowe miały czas zajść. Szybkość chłodzenia poniżej temperatury krytycznej jest zasadniczo dowolna ponieważ zmiany fazowe nie zachodzą. Zastosowanie: znajduje w fazie wykańczającej obróbkę plastyczną prowadzi do odzyskania przez materiał właściwości plastycznych materiału poprzez podgrzanie poniżej temperatury i rozpad martenzytu (odpuszczanie rekrystalizacja).
Hartowanie- musi odbywać się w temperaturze wyższej od temperatury krytycznej a szybkość chłodzenia musi być na tyle duża aby w materiale nie zachodziły przemiany zgodne z wykresem równowagi, a zachodziły przemiany bezdyfuzyjne prowadzące do powstania faz metastabilnych martenzytu. Zastosowanie: utwardzanie materiału znaczne zwiększanie właściwości twardości minusem jest uzyskiwanie bardzo twardych i kruchych podatnych na niszczenie materiałów.
Przesycanie- w tej obróbce wygrzewanie musi odbywać się koniecznie w temperaturze powyżej krzywej granicznej rozpuszczania składnika w materiale głównym, szybkość chłodzenia musi być szybka aby w materiale nie zaszły zmiany fazowe. Przesycanie prowadzi do struktury która jest zgodna fazowo ze strukturą powyżej punktów krytycznych ale nie zgodną z fazami istniejącymi w temperaturze otocznia.
7. Hartowanie, wygrzewanie odbywa się w temperaturze powyżej temperatury krytycznej natomiast chłodzenie musi odbyć się bardzo szybko aby w materiale nie zaszły przemiany austenitu w cementyt aż do schłodzenia do takiej temperatury w której austenit przechodzi bezdyfuzyjnie w fazę martenzytu, metastabilna. W wyniku hartowania materiał staje się skrajnie kruchy występują w nim duże naprężenia w celu usunięcia ich materiał zostaje poddawany odpuszczaniu czyli zostaje podgrzany do temperatury poniżej temperatury granicznej aby zaszły w nim reakcje rozpadu fazy metastabilnej i materiał otrzymał z powrotem właściwości plastyczne, wyróżnia się trzy fazy odpuszczania: 1. Niskotemperaturowa 150-200oC w celu usunięcia naprężeń hartowniczych i zachowaniu dużej twardości oraz odporności na ścieranie. 2. Średniotemperaturowe, 250-500oC w celu uzyskania właściwości sprężystych , twardość ulega zmniejszeniu kosztem sprężystości, poddawane są tej obróbce resory sprężyny itp.. 3. Wysokotemperaturowa powyżej 500 ale nie więcej niż graniczna temperatura przemiany eutektoidalnej, celem tej obróbki jest uzyskanie właściwości plastycznych zwiększenie stosunku Re do Rm czyli zwiększenie granicy plastyczności i uzyskanie większego wydłużenie podczas rozciągania. Na celu tej obróbki jest zwiększenie udarności materiału
8. trudnościami podczas hartowania jest nierównomierne chłodzenie materiału, próbki w głębi materiał chłodzi się wolniej od prędkości granicznej przez co nie uzyskuje takich właściwości twardościowych jak materiał na powierzchni próbki. Szybkie chłodzenie może powodować powstawanie dużych naprężeń skurczowych które mogą spowodować pękanie nieodpuszczonego materiału. Zapobiegać takim zjawiskom możemy poprzez dodawanie odpowiednich dodatków stopowych do materiału takich jak MOLIBDEN MANGAN CHROM NIKIEL co powoduje że krzywa C przesuwa się w prawo i w efekcie eliminacje trudności związanych z wymienionymi problemami.
9. Umocnienie roztworowe, pierwiastki stopowe w stalach niskostopowych dobrze rozpuszczają się w stalach niskostopowych, przez co dodawanie do nich pierwiastków rozpuszczonych takich jak wanad lub wolfram które dobrze rozpuszczają się w ferrycie i austenicie powoduje umocnienie roztworowe. Taki wkład umocnieniowy nie ulega rozpadowi w wysokich temperaturach co w efekcie umożliwia spawanie takich stali niskostopowych oraz umożliwia zastosowanie ich w narzędziach szybkotnących bez obawy że przegrzanie zmieni właściwości narzędzia. Umocnienie cząstkami stałymi polega na dodaniu do stopu odpowiednich pierwiastków stopowych co w efekcie pozwala na zajście lepszej obróbki hartowania. Stal szybkotnąca zapewnia swoje właściwości dwóm czynnikom, w wyniku odpuszczania w materiale tworzą się drobne cząsteczki Fe3C i węglików w których Fe jest zastępowane pierwiastkami stopowymi. W wysokiej temperaturze Fe3C ulega rozpuszczeniu a dodane pierwiastki silnie reagują z węglem przez co powstają węgliki które nadają większą twardość po odpuszczeniu.
10. Stale odporne na korozje zawierają nie mniej niż 12% chromu, chrom ma dużą skłonność do pasywacji gdy jest go odpowiednio dużo przenosi swoje właściwości na stop tworząc na nim związaną warstwę tlenku zabezpieczającą przed penetracją tlenu w głąb materiału, Pozostałe pierwiastki jakie są dodawane do stopu mają za zadanie polepszenie jego właściwości. Stale nierdzewne dzieli się na 5 grup: martenzytyczne, ferrytyczne, austenityczne, ferrytyczno- austenityczne i umacniane wydzieleniowo.
11. Stale odporne na korozje: 1.martenzytyczne 2.ferrytyczne 3.austenityczne, 4.ferrytyczno austenityczne 5.umacniane wydzieleniowo.
12. Ze stali stopowych wykonuje się narzędzia do obróbki w temperaturze otoczenia, ze względu na małą zawartości węgla wykazują duże zdolności hartowne, hartowanie odbywa się w sposób łagodniejszy ponieważ chłodzenie odbywa się w oleju z czym wiąże się wolniejszy proces w stalach które pracują na zimno podstawowymi dodatkami stopowymi są Cr W V które nadają dużą hartowność drobnoziarnistą strukturę i wysoką odporność na ścieranie. Ze stali narzędziowych wytwarza się narzędzia do pracy na gorąco charakteryzują się one wysoką wytrzymałością na podwyższone temperatury wysoką udarnością itp.
13. stale narzędziowe niskowęglowe charakteryzują się małą ilością zanieczyszczeń fosforem i siarką, są to stale twarde po zahartowaniu i odpuszczeniu w niskich temperaturach 180o ponieważ stale z duża zawartością węgla po zahartowaniu są bardzo twarde, stosuje się je do obróbki skrawaniem przy niewielkich prędkościach skrawania.
16. Żeliwo jest to stop żelaza z węglem powyżej 2% oraz innych pierwiastków stopowych, ponieważ posiada większą ilość węgla niż stale charakteryzuje się niższą temperaturą topnienia, 1160oC. żeliwa dzielimy na białe i szare . Żeliwa są stosowane w odlewnictwie.
17. Celem wyżarzania zupełnego jest uzyskanie jednorodnej struktury i tym samym możliwie najmniejszych twardości perlitu ciągliwości oraz obrabialności. Prowadzi się je w niskich temperaturach 20-50oC a chłodzenie jest powolne często wraz z piecem. Celem wyżarzania normalizującego jest uzyskanie jednorodnej struktury perlityczno ferrytycznej ten rodzaj wyżarzania zapewnia uzyskanie dość dobrej w stosunku do wyżarzania zupełnego właściwości wytrzymałościowych, przy zachowaniu właściwości plastycznych odbywa się ono w temperaturze powyżej granicznej przemiany eutektoidalnej a chłodzenie w porównaniu do wyżarzania zupełnego jest szybkie.