Stal - stop żelaza z węglem, plastycznie obrobiony i obrabialny cieplnie, o zawartości węgla nieprzekraczającej 2,11%, co odpowiada granicznej rozpuszczalności węgla w żelazie (dla stali stopowych zawartość węgla może być dużo wyższa). Węgiel w stali najczęściej występuje w postaci perlitu płytkowego. Niekiedy jednak, szczególnie przy większych zawartościach węgla, cementyt występuje w postaci kulkowej w otoczeniu ziaren ferrytu.

Żeliwo - stop odlewniczy żelaza z węglem, krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, zawierający od 2,11 do 4,3% węgla w postaci cementytu lub grafitu. Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia i składu chemicznego stopu. Chłodzenie powolne sprzyja wydzielaniu się grafitu. Także i dodatki stopowe odgrywają tu pewną rolę. Według obowiązującej normy żeliwo definiuje się jako tworzywo, którego głównym składnikiem jest żelazo i w którym zawartość węgla przekracza 2% (obecność dużych zawartości składników węglikotwórczych może zmienić podaną zawartość węgla).

Staliwo - wieloskładnikowy stop żelaza z węglem w postaci lanej (czyli odlany w formy odlewnicze), nie poddany obróbce plastycznej.

Obróbka cieplna - zbiorcza nazwa obróbek materiałów metalowych polegających na odpowiednim nagrzewaniu, wygrzewaniu i chłodzeniu do zadanych temperatur i z określoną szybkością, w celu zmiany własności stopu w stanie stałym. Celem stosowania operacji i zabiegów obróbki cieplnej jest np. zmiana własności mechanicznych i plastycznych poprzez zmianę struktury. Operacje te przeprowadza się również z zastosowaniem dodatkowych czynników np. obróbki mechanicznej lub chemicznej.

Obróbka cieplna zwykła:

## WYŻAŻANIE a) z przeminą alotropową: *ujędrniające *normalizujące *zupełne *zmiękczające *izotermiczne b) bez przemiany alotropowej: *rekrystalizujące * odprężające * stabilizujące

## HARTOWANIE I ODPUSZCZANIE a) hartowanie *martenzytowe *bainityczne *objętościowe *powierzchniowe -utwardzanie cieplnie -ulepszanie cieplne

## PRZESYCANIE I STARZENIE a) przesycanie *utwardzanie wydzieleniowe b)starzenie *utwardzanie wydzieleniowe

Inne rodzaje obróbki cieplnej metali:

## O CIEPLNO-CHEMICZNA a) dyfuzyjne nasycenie jednym pierwiastkiem *metalami *niemetalami b)kompleksowe nasycenie dyfuzyjne *metal-metal *niemetal-metal

## O CIEPLNO-MECHANICZNA (CIEPLNO-PLASTYCZNA) *niskotemperaturowe *wysokotemperaturowe *z przemianą izotermiczną

## O CIEPLNO-MAGNETYCZNA

Ze wzg na czynniki wpływające na kształtowanie struktury oraz właściwości metali i stopów można wyróżnić następujące rodzaje obróbki cieplnej: *cieplną zwykłą, * cieplno-chemiczną, *cieplno-mechaniczną (zwaną także obróbką cieplno-plastyczną), *cieplno-magnetyczną.

Do najważniejszych zabiegów obróbki cieplnej należą : *nagrzewanie *wygrzewanie *chłodzenie

Ośrodki grzejne: *powietrze *ośrodki gazowe *złoża fluidalne

Ośrodki grzejne ciekłe: *kąpiele solne *kąpiele metalowe

Ośrodki chłodzące: *woda *oleje hartownicze *kąpiele solne i metalowe *powietrze i inne gazy

Urządzenia do obróbki cieplnej: A)podstawowe *piece *nagrzewnice *chłodzące B)pomocnicze *czyszczące *myjące *transportowe zewnętrzne C) agregatory

Piece:- okresowego działania - ciągłego działania

Piece nieprzelotowe: - komorowe - wgłębne - z obrotowym trzonem- z wysuwanym trzonem- dzwonowe

- rolkowe

Urządzenia kontrolne:- termometry termoelektryczne- czujniki termoelektryczne - czujniki rezystancji

- termometry- układy pomiarowe

SPAWANIE ELEKTRODĄ OTULONĄ - METODA MMA

MMA (Manual Arc Welding) i jest to najstarsza i najbardziej uniwersalna metoda spawania łukowego.

W metodzie MMA wykorzystywana jest elektroda otulona, która składa się z metalowego rdzenia pokrytego sprasowaną otuliną. Pomiędzy końcem elektrody a spawanym materiałem wytwarzany jest łuk elektryczny. Zajarzenie łuku ma charakter kontaktowy poprzez dotknięcie końca elektrody do materiału spawanego. Elektroda topi się i krople stopionego metalu elektrody przenoszone są poprzez łuk do płynnego jeziorka spawanego metalu tworząc po ostygnięciu spoinę. Spawacz dosuwa elektrodę w miarę jej stapiania do spawanego przedmiotu tak aby utrzymać łuk o stałej długości i jednocześnie przesuwa jej topiący się koniec wzdłuż linii spawania. Topiąca się otulina elektrody wydziela gazy, które chronią płynny metal przed wpływem atmosfery a następnie krzepnie i tworzy na powierzchni jeziorka żużel, który chroni krzepnący metal spoiny przed wpływem otoczenia. Po ułożeniu jednego ściegu żużel należy mechanicznie usunąć.

Podstawowa różnica w stosunku do innych metod spawania: *w m MMA elektroda ulega skróceniu. W metodzie TIG oraz MIG/MAG długość elektrody pozostaje przez cały czas niezmieniona i odległość pomiędzy uchwytem a elementem spawanym jest przez cały czas stała. *W m MMA, aby utrzymać stałą odległość pomiędzy elektrodą a jeziorkiem spawalniczym, uchwyt elektrody musi być przez cały czas przesuwany w kierunku spawanego elementu co powoduje, że umiejętności spawacza odgrywają szczególną rolę.

Złączy wykonane MMA: *doczołowych, *teowych, *narożnych, *krzyżowych, *zakładkowych, *nakładkowyc * otworowych. Złącza mogą powstawać w różnych pozycjach. Normalne grubości elementów spawanych 1÷2 mm dla spawania jednym przejściem i 3,0÷10,0 mm dla spawania wielościegowego. W zależności od grubości łączonych elementów ich brzegi muszą być przed spawaniem odpowiednio przygotowane ->pewność wykonania prawidłowego wykonania, wys temp spawania.

ZASTOSOWANIE *spawanie konstrukcji stalowych w przemyśle stoczniowym i w większości branż produkcyjnych, *spawanie rurociągów, *w pracach instalacyjnych na budowach, *spawanie w warunkach polowych i na wysokościach, m-cu o utrudnionym dostępie * małe warsztaty naprawcze

ZALETY: * możliwość spawania różnych rodzajów i gatunków metali i stopów: stale niestopowe i stopowe, żeliwa, nikiel, miedź i jej stopy, *możliwość spawania w każdej pozycji, w warunkach polowych (przy niewielkim wietrze), na wysokościach a nawet pod wodą, * wysoka jakość spoin, dobre własności mechaniczne, * możliwość spawania cienkich elementów (praktycznie od 1,5mm) i grubych (spoiny o grubościach powyżej 4mm zaleca się wykonywać wielowarstwowo), * wykorzystywanie prostych w obsłudze, łatwo przenośnych i stosunkowo tanich urządzeń do spawania MMA.

WADY: *niska wydajność spawania (ok. 1-5 kg stopiwa/godz.), szczególnie dokuczliwa przy spawaniu grubych elementów, *mała prędkość spawania (ok. 0,1-0,4 m/min.), *konieczność usuwania żużla i wymiany elektrod co dodatkowo zmniejsza wydajność procesu, *jakość spoin mocno uzależniona od umiejętności spawacza, *duża wrażliwość na wilgoć - szczególnie elektrod zasadowych, *stosunkowo duży koszt materiałów spawalniczych (elektrod) w porównaniu do innych metod, *duża ilość wydzielanych gazów i dymów spawalniczych.

SPAWANIE METODĄ MIG/MAG

METODA MAG (Metal Active Gas.)- jest to spawanie łukowe elektrodą topliwą w osłonie gazów chemicznie aktywnych lub mieszanek gazowych. Istota procesu spawania polega na topieniu w łuku elektrycznym drutu, odwijanego z bębna ze stałą prędkością. Wypływający z dyszy gaz (CO2) osłania końcówkę drutu, łuk elektryczny i jeziorko spawalnicze przed szkodliwym działaniem atmosfery powietrza. MAG stosowana jest do spawania stali sto¬powych i metali nieżelaznych.

METODA MIG (Metal Inert Gas)- to spawanie łukowe elektrodą topi iwą w osłonie gazów chemicznie obojętnych (argon, hel). Istota procesu spawania polega na topieniu w łuku elektrycznym drutu, odwijane- go z bębna ze stałą prędkością. Wypływający z dyszy gaz (Ar, He) osłania końcówkę drutu, łuk elektryczny i jeziorko spawalnicze przed szkodliwym działaniem atmosfery powietrza. Metoda MIG stosowana jest do spawania stali stopowych i metali nieżelaznych. MIG zastosowanie aluminium i jego stopów oraz miedzi

ZASTOSOWANIE MIG/MAG:

Metoda jest stosowana do łączenia stali niestopowych, niskostopowych i wysokostopowych, aluminium i jego stopów, magnezu i jego stopów, niklu i jego stopów, miedź i jej stopy oraz stopy tytanu.

Podstawowymi parametrami spawania MIG/MAG: * średnica drutu elektrodowego,* rodzaj prądu i biegunowość, *natężenie prądu, * prędkość podawania drutu, *napięcie łuku, * rodzaj i natężenie przepływu gazu ochronnego, *długość wylotu drutu, *kąt pochylenia drutu * prędkość spawania.

ZALETY MIG/MAG: *możliwość obserwacji jeziorka spawalniczego i łuku, *możliwość spawania szerokiego asortymentu materiałów, *wysoka wydajność procesu, * możliwość mechanizacji i robotyzacji procesu.

WADY MIG/MAG: * niebezpieczeństwo zakłóceń osłony gazowej przez podmuch powietrza, * w przypadku spawania półautomatycznego uzależnienie jakości złączy od zdolności manualnych spawacza.

SPAWANIE METODĄ TIG (141) (ang. tungsten inert gas)

Spawania łukowego elektrodą nietopliwą w osłonie gazów nieaktywnych. W procesie spawania TIG połączenie otrzymuje się przez stopienie metalu spawanych elementów materiału dodatkowego ciepłem łuku jarzącego się między elektrodą nietopliwą a spawanym elementem w osłonie gazu obojętnego lub mieszaniny gazu obojętnego z redukcyjnym. Jest to najczystszy proces spawania łukowego porównywany z metalurgicznego punktu widzenia do mikroodlewania łukowego w osłonach gazowych.

Elektroda nietopliwa wykonana jest z wolframu lub stopu wolframu z pierwiastkami zmniejszającymi pracę wyjścia elektronów ( Tor, Lantan, Cyrkon, Cer) przyczyniając się do większej trwałości elektrody.

Zakres grubości, od >1mm do kilkudziesięciu a nawet do kilkuset mm. W złączach Grubościennych wykonuje się najczęściej warstwy graniowe (przetopowe).

TIG - zastosowaniem prądu Wybór biegunowości prądu zależy od rodzaju materiału spawanego. Prąd stały do spawania wszystkich materiałów konstrukcyjnych, niklu jego stopów, tytanu, miedzi. Proces spawania może być prowadzony przy podłączonej elektrodzie wolframowej zarówno do bieguna ujemnego (DC/-) jak i dodatniego (DC/+), najczęściej podczas spawania prądem stałym, biegun ujemny umieszcza się na elektrodzie wolframowej, zapewnia mniejsze nagrzewanie elektrody i wydłużenie czasu jej pracy. Prąd przemiennym jest do spawania aluminium i magnezu, bo na powierzchni tych metali występuje trudno topliwa warstewka tlenków. Warstewka ta może zostać usunięta przez proces czyszczenia katodowego, który zachodzi wtedy, gdy biegun dodatni jest umieszczony na elektrodzie wolframowej. Dzięki zastosowaniu prądu przemiennego elektroda nie przegrzewa się nadmiernie a proces czyszczenia katodowego przebiega przy każdorazowej zmianie biegunowości.

Odmiany m TIG * spawanie TIG z zastosowaniem pól magnetycznych, *spawanie hybrydowe laser -TIG, metoda A-TIG

ZALETY TIG (141): *wysoką jakość złączy spawanych, które są pozbawione niezgodności spawalniczych *łatwość obserwowania metody, co pozwala na kontrolę procesu podczas spawania *łatwość ustawiania parametrów i kontrolowania ich *brak rozprysku *może odbywać się we wszystkich pozycjach w sposób ręczny lub zmechanizowany, półautomatyczny lub automatyczny z zastosowaniem prądu stałego lub przemiennego. *możliwość wykonania połączeń zarówno z zastosowaniem spoiwa jak i bez *Metoda umożliwia łączenie większości znanych metali stopów, od najbardziej popularnych po stale wysokostopowe, żarowytrzymałe, nikiel, aluminium, tytan , magnez, miedź.

WADY TIG (141):*mała wydajność *wysokie umiejętności manualne spawacza *konieczność stosowania w większości przypadków osłony gazowej grani *konieczność dokładnego przygotowania brzegów łączonych elementów *możliwość przedostania się do spoiny wolframu w postaci wtrąceń poprzez niewłaściwe zajarzenie łuku oraz kontakt elektrody z ciekłym jeziorkiem spawalniczym.

SPAWANIE ŁUKIEM KRYTAM SAW

Metoda ta polega na tym, że łuk elektryczny jarzy się pomiędzy elektrodą a spawanym przedmiotem w przestrzeni odizolowanej od powietrza warstwą topnika. SPOINA - powstaje ze stopniowego drutu elektrodowego i głęboko przetopionego materiału rodzimego.
W czasie spawania łuk spawalniczy nie jest widoczny, ponieważ jarzy się w komorze wypełnionej gazami i parami metalu pod warstwą topnika. Topnik w odróżnieniu od otuliny elektrod, nie może jednak wydzielać zbyt dużej ilości gazów, ponieważ następowałoby przebicie warstwy topnika i dostęp powietrza do ciekłego metalu. Ponieważ doprowadzenie prądu do drutu odbywa się na małej odległości (wylot elektrody: = 30-60mm), możliwe jest stosowanie dużych natężeń prądu spawania. 

Stanowisko: 1) automat podający drut do sfery stapiania i układania spoiny, 2) źródło prądu (przemiennego lub stałego), 3) szafka sterownicza, 4) oprzyrządowanie stanowiska (jezdnia, wysięgnik, portal itp.), 5) zbierak topnika

Cechy metody spawania łukiem krytym:
1) wysoka sprawność procesu (energia zużywana na utworzenie spoiny przy spawaniu elektrodą otuloną: 10%,w spawaniu łukiem krytym: 45%)
2) duża wydajność spawania (moc łuku waha się między 20-150kW). Wydajność spawania jest 3-6 razy wyższa niż przy spawaniu elektrodami otulonymi,
3) dobra jakość wykonanej spoiny ze względu na skuteczną ochronę ciekłego metalu przed dostępem tlenu i azotu z powietrza i duża jednorodność składu chemicznego materiału spoiny.
4) mniejsze zużycie materiału elektrodowego i energii elektrycznej (większy udział materiału rodzimego w spoinie, małe kąty ukosowania),

Zastosowanie:
1) wykonania spoin czołowych i pachwinowych w pozycji podolnej, nabocznej a niekiedy naściennej,
2) grubość łączonych materiałów: 3-100mm (i więcej),
3) spawane materiały to przeważnie stale niskowęglowe, niskostopowe  o podwyższonej wytrzymałości, niskostopowe dla energetyki i stale wysokostopowe,
4) można również spawać metale nieżelazne (miedź, aluminium, tytan i stopy tych metali) przy użyciu specjalnych topników,
5)  oprócz spawania często tą metodą się napawa a czasami przypawa kołki.

czynniki wpływające na kształt i wymiary spoin: * rodzaj prądu, * biegunowość, * pochylenie elektrody względem spoiny, * pochylenie spoiny względem poziomu, * kształt ukosowanych brzegów itp.
Kształt spoiny jest najkorzystniejszy, gdy nadlew lica spoiny nie jest zbyt wysoki, a przejście spoiny do materiału rodzimego jest łagodne. Odpowiednia szerokość spoiny ułatwia odgazowanie spoiny a właściwy współczynnik przetopu zmniejsza skłonność do pękania spoin. 
Wymiary spoiny zależą praktycznie od wszystkich czynników i rodzaju prądu ## prądem stałym - dodatnią biegunowością uzyskuje się głębsze wtopienie w materiał rodzimy, co często wykorzystywane jest przy układaniu warstwy przetopowej. ## prądem stałym - ujemną biegunowością zapewnia uzyskanie większej wydajności stapiania elektrody. Wykorzystuje się to przy napawaniu i przy układaniu warstw wypełniających rowku spoiny.
## prądem przemiennym uzyskuje się wartości pośrednie. 

Parametry, które możemy zmieniać w następujących granicach: 
1) natężenie prądu :    J=200-1000 [A], 2) napięcie łuku U=25-45 [V], 3) prędkość spawania: v - do 200m/h (przeważnie 30-60m/h) 4) średnica elektrod:   d - 2-6 [mm].
Max wartość stosowanego natężenia prądu ograniczona jest odpornością cieplną topnika i nie każdy topnik nadaje się do spawania wysokimi prądami. Również przy spawaniu dużymi prędkościami konieczny jest specjalny topnik o dużej szybkości topnienia. Napięcie łuku dobiera się zazwyczaj proporcjonalnie do wartości natężenia prądu. 

wydajność przy spawaniu jednostronnym używa się specjalnych podkładek technologicznych ( zad: wyeliminowanie wycieków stopiwa z rowka spoiny i uformowanie równomiernej i prawidłowej grani) Podkładki są konieczne, ponieważ stosuje się dużo wyższe energie łuku niż przy spawaniu elektrodami otulonymi. 

Spawanie dwułukowe - może być realizowane z oddzielnymi jeziorkami ciekłego metalu (układ tandemowy) lub przy stapianiu dwóch elektrod w jednym jeziorku. 
Spawanie tandemowe - pierwszy łuk tworzy warstwę przetopową spoiny a drugi roztapia zakrzepły ścieg i tworzy warstwę licową. Powoduje to uzyskanie lepszych własności plastycznych złączy spawanych poprzez obniżenie szybkości stygnięcia spoiny i strefy wpływu ciepła. Stosowane w tym przypadku prędkości wynoszą 60-80 m/h. 
Spawanie dwoma elektrodami - stapianymi w jednym jeziorku - uzyskuje się wyższe wydajności spawania (prędkość do 150m/h dla spoin czołowych i do 20 m/h dla spoin pachwinowych). 
Spawanie wielołukowe charakteryzuje się wysokimi energiami , w związku z czym osiągnięcie wysokich własności plastycznych spoin realizowane jest poprzez odpowiedni dobór drutów i topników (topniki aglomerowane).

---