OBRÓBKA CIEPLNA I SPAWALNICTWO

1. KRZYWA HARTOWNOŚCI
   Jest to wykres przedstawiający spadek twardości stali (podawany w HRC) wraz ze wzrostem odległości od czoła próbki

2. KRYTYCZNA ŚREDNICA CHŁODZENIA(metoda Jominy'ego)
   To średnica pręta, przy której po zahartowaniu w ośrodku o określonej zdolności chłodzącej uzyskuje się w osiowej części przekroju strukturę o określonej zawartości martenzytu (nie mniej niż 50%). Średnicę krytyczną w ogólnym znaczeniu oznacza się symbolem Dk,

3. ODPUSZCZANIE
   Jest to rodzaj obróbki cieplnej, której poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.
   a) niskie:
   przeprowadza się je w temperaturach w granicach 150-250 °C. Celem jego jest usuniecie naprężeń hartowniczych, przy zachowaniu w strukturze wysokiego udziału martenzytu, a przez to zachowanie wysokiej twardości. Stosuje się przy narzędziach.
   b) średnie:
   przeprowadza się je w temperaturach w granicach 250-500 °C. Stosowane w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości i sprężystości przy znacznym obniżeniu twardości. Stosowane przy obróbce sprężyn, resorów, części mechanizmów pracujących na uderzenie np. młoty, części broni maszynowej, części samochodowych itp.
   c) wysokie:
   przeprowadza się je w temperaturach powyżej 500 °C w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości przy niskiej twardości. Stal odpuszczana wysoko nadaje się do obróbki skrawaniem.

4. UTWARDZANIE CIEPLNE
   Jest obróbką cieplną polegającą na połączeniu hartowania z niskim odpuszczaniem. Stosowana jest w celu m.in. zwiększenia twardości z jednoczesnym usunięciem naprężeń hartowniczych. Stosowane np. do polepszania własności narzędzi.

5. ULEPSZANIE CIEPLNE
   Jest obróbką cieplną polegającą na połączeniu hartowania z wysokim odpuszczaniem. Stosowany na odpowiedzialne wyroby stalowe, które poddawane są obróbce skrawaniem, takie jak wały okrętowe i samochodowe, wały korbowe, części broni maszynowej itp. Prowadzi do:
   - wzrostu właściwości plastycznych (udarności, wydłużenia do zerwania, przewężenia)
   - wzrostu wytrzymałości na rozciąganie
   - wzrostu odporności na pękanie
   - spadku twardości

6. WYŻARZANIE
   Jeden z zabiegów obróbki cieplnej polegający na nagrzaniu materiału do określonej temperatury, wytrzymaniu przy tej temperaturze oraz następnym powolnym studzeniu. Celem obróbki jest przybliżenie stanu materiału do warunków równowagi.
   a) normalizujące - obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu materiału do temperatury 30 °C- 50 °C, powyżej temperatury A_c3, wygrzaniu i studzeniu na powietrzu. Celem wyżarzania jest uzyskanie jednorodnej struktury drobnoziarnistej (poprawienie własności wytrzymałościowych). Stosuje się je głównie dla stali podeutektoidalnych.
   b) rekrystalizujące- obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu materiału do temperatury wyższej od temperatury rekrystalizacji, wygrzaniu i studzeniu z dowolną szybkością. Celem wyżarzania jest spowodowanie zajścia rekrystalizacji w stalach odkształconych plastycznie na zimno
   c) odprężające- obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu materiału do temperatury niższej od A_c1, wygrzaniu i wolnym studzeniu. Celem wyżarzania jest usunięcie naprężeń odlewniczych, spawalniczych, cieplnych oraz spowodowanych przeróbką plastyczną na zimno. Nie dokonuje się zmiana struktury stali.

7. STOPY ALUMINIUM
   tworzywa metaliczne otrzymane przez stopienie aluminium z jednym lub większą liczbą metali (bądź z niemetalami), celowo wytworzone dla uzyskania żądanych właściwości.
   a) duraluminium-  to ogólna nazwa stopów metali, zawierających głównie aluminium oraz dodatki stopowe: zwykle miedź, mangan, magnez, często także krzem, żelazo i inne. Przeznaczony do przeróbki plastycznej. Gęstość duraluminium to ok. 2800 kg/m. Po poddaniu stopu przesycaniu, a następnie starzeniu (utwardzanie wydzieleniowe), posiada on wysoką wytrzymałość mechaniczną: wytrzymałość doraźna ponad 400 MPa. Najlepsze własności wytrzymałościowe uzyskuje po starzeniu naturalnym. Zastosowanie: m.in. w lotnictwie do części konstrukcyjnych, skateboardingu.
   b) siluminy- stop aluminium z dodatkiem krzemu, oraz innymi (o mniejszym udziale procentowym) dodatkami takimi jak miedź, magnez, mangan i nikiel, odporny na korozję, o dobrej lejności, małym skurczu i małą skłonnością do pękania, popularny w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Siluminy maja bardzo dobre właściwości odlewnicze, tzn. dobrą lejność, mały skurcz, dokładnie wypełniają formę, tworzą skoncentrowaną jamę usadową i nie wykazują skłonności do pękania. Dodatki stopowe, takie jak magnez i miedź zwiększają wytrzymałość, nikiel poprawia odporność korozyjną stopu.

8. UTWARDZANIE WYDZIELENIOWE
   Utwardzanie wydzieleniowe lub umocnienie wydzieleniowe (nieściśle nazywane też umocnieniem/utwardzeniem dyspersyjnym) - metoda obróbki cieplnej metali, prowadząca do zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Wzmocnienie/umocnienie jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z przesyconego roztworu stałego, co w temperaturze niższej prowadzi w efekcie do zmiany struktury i właściwości stopu. Etapy procesu:
   a) przesycanie- polega na nagrzaniu metalu do temperatury niższej, niż temperatura, w której mogłyby się pojawiać pierwsze krople ciekłego stopu, ale na tyle wysokiej, aby stop o danym składzie był jednofazowy i wygrzaniu stopu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu stałego. Przy szybkim schłodzeniu otrzymuje się przesycony roztwór stały, w stanie metastabilnym. Otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mechaniczne stopów i w zasadzie poprzedza starzenie.
   b) starzenie- kolejny etap obróbki cieplnej stopów metali uprzednio przesyconych, polega na wygrzaniu ich w temperaturze niższej od temperatury przesycenia w celu wydzielenia z roztworu stałego przesyconego fazy (lub faz) o odpowiednim stopniu dyspersji, zawierającej składnik stopowy, znajdujący się w roztworze w nadmiarze. Może skutkować niemal dwukrotnym zwiększeniem wytrzymałości, przy mniejszej, ale wciąż stosunkowo dużej, ciągliwości. Dobre starzenie wymaga czasu i zachowania odpowiedniej temperatury procesu. Starzenie w temperaturze podwyższonej nazywa się przyspieszonym albo sztucznym, w temperaturze otoczenia - naturalnym albo samorzutnym. W niektórych przypadkach starzenie zachodzi z udziałem faz pośrednich oraz stref Guiniera - Prestona, będących kompleksami, w których segregują się atomy rozpuszczone w sieci rozpuszczalnika.

9. HARTOWANIE- rodzaj obróbki cieplnej materiału polegający na nagrzaniu danego materiału do odpowiedniej temperatury zwanej temperaturą hartowania, wytrzymaniu w tej temperaturze przez czas konieczny do przebudowy struktury wewnętrznej materiału (głównie przemian fazowych) oraz następnym odpowiednio szybkim schłodzeniu. Po tak przeprowadzonym zabiegu w materiale powstają lokalne koncentracje naprężeń powodujące zwykle wzrost własności wytrzymałościowych: twardości, wytrzymałości, granicy plastyczności i sprężystości oraz odporności na ścieranie kosztem wzrostu kruchości oraz spadku plastyczności i wydłużenia.
   a) objętościowe-polega na nagrzaniu elementu na wskroś i może być realizowane z różnymi prędkościami studzenia.
   b) powierzchniowe- metoda, w której nie nagrzewa się całego przedmiotu (hartowanie na wskroś), lecz tylko powierzchnię przedmiotu. W związku z tym tylko warstwa powierzchniowa podlega hartowaniu. Stosowane wszędzie tam, gdzie wymagane jest utwardzenie tylko fragmentów powierzchni przedmiotu. Istnieje kilka metod hartowania powierzchniowego.
   c) martenzytyczne- polega na ciągłym chłodzeniu w jednym ośrodku; w wypadku stali węglowych jest nim woda. Jest to najłatwiejszy sposób hartowania, ale wywołujący największe naprężenia hartownicze.
   d) bainityczne (izotermiczne)- jest hartowaniem, w którym nie zachodzi przemiana martenzytyczna. Nagrzany przedmiot utrzymuje się w kąpieli z roztopionej saletry lub ołowiu, w temperaturze powyżej początku przemiany martenzytycznej. Nazwa metody pochodzi od faktu, iż kąpiel zachowuje stałą temperaturę. W hartowaniu tego typu nie powstaje martenzyt, lecz następuje rozpad austenitu na inne fazy, np. bainit, dając stali własności podobne jak po hartowaniu z odpuszczaniem

10. HARTOWNOŚĆ
    Cecha stali określająca zdolność do hartowania się w głąb na strukturę martenzytyczną. Czynniki wpływające na hartowność:
    • skład chemiczny stali; stale niestopowe mają niską hartowność, zwiększa to węgiel i dodatki stopowe (oprócz kobaltu)rozpuszczone w austenicie
    • wielkość ziarna austenitu; stale gruboziarniste maja większą hartowność;
    • jednorodność austenitu; bardziej jednorodny austenit zwiększa hartowność;
    • nierozpuszczone cząstki węglików, tlenków, azotków — zmniejszają hartowność

---