1.Rodzaje wiązań międzyatomowych.

Wiązania jonowe - polegają na elektrostatycznym przyciąganiu się jonow odmiennego znaku. Wiązanie jonowe jest rezultatem pochodzenia elektronu od jednego atomu do drugiego. Np. NaCI- Na oddaje elektron, zaś Cl' przyjmuje elelaron => zarówno Na' jak i Cl' mają zapełnioną zewnętaną powłokę. Między powstałymi jonami przeciwnymi wvstępują siły elektrostatyczne przyciągania się ładunków przeciwnych. Kation Na przyciąga aniony Cf Ze wszystkich kierunków jednakowo mocno. Bezkienmkowy charakter wiązan jonowych powoduje twoaenie się struktur krystalicznych, w których poszezególne jony dążą do tego, aby w ich bezpośrednim sąsiedztwie była możliwie najwtększa liczb jonów przeciwnych.

wiązania kowalencyjne- polegąią na tworzeniu się wiążących par elektronów nalezących jednocześnie do dwóch sąsiadujących ze sobą atomów

W'iązania metaliczne-jeżeli metal przechodzi ze stanu pary w stan ciekły lub stały, to stabo związane z jądrem atomu efektrony walencyłne przestałą należec do poszczegółncch atomów i stają się efektronami swobodymi. stanowiącymi wspólną własność wszystkich atomów.

Niązania wtórne man der Waalsal - mechanizm polega na przyciąganiu sie ładunków przeciwnych- Przyciaganie powstaje na skutek antysymetrycznego rozkładu dodatnicho i ujemnych ładunków w obszarze kazdego atomu lub cząsteczki

2.Elementarna komórka sieciowa.

Elementarna komórka sieciowa - najprostszy -.wycinek sieci; przestrzennej kryształu tj taki który jest względnie mały i którego krwędzie tworzą. jezeii to jest możliwe kąty proste.

3.Podstawowe wielkości sieci przestrzennej.

- liczba koordynacyjna LK - podaje nam ilość atomów znajduiących stę w najbiższej i równej odległości od atomu będącego wewnątrz sieci

- wspólczynnik wypełnienia przestrzeni WWP - jest to stosunek objętości sieci przestaennej zajętej przez atomy do całkowtej jej objętosci

im bardziej zwarte jest ułożenie atomów w sieci przestrzennej kryształu, tym wększa jest liczba koordynacyjna i wspołczynnik.

4.Narysować komórkę elementarną układu A₁ A₂ A₃.

A1 - atomy na narożach i w środku każdej ściany. LK - 12, WWP - 0, 74

A2 -atomy na narożach i jeden wewnątrz sześcianu. LK -8, WWP-0,64

A3 - graniastosłup o podstawie sześcianu. Atomy na narożach i środku ścian. LK-6, WWP-0,74

5. Defekty punktowe budowy krystalograficznej.

Wakansy - tj. puste, nie zajęte przez atomy, węzły sieci przestrzennej oraz dodatkowe atomy w położeniu międzywęzłowym. Może zachodzić również przesunięcie atomów w położenie międzvwęzłowe z równoczesnym utworzeniem wakansu ( defekt Frenkla ). Defekty punktowe powodują tyiko lokalne odkształcema sieci przestrzennej i nie zakłócają struktury rozleglejszej części kryształu. Gdy gęstość defektow punktowych jest duża, mogą one utworzyć wspólne skupiska, dając rozleglejsze defekty.

Liczba wakansów w normalnej temp. jest mala jednak wraz z podwyższeniem temp rośnie ich liczba.

6. Defekty liniowe budowy krystalograficznej. Defekty liniowe zwane są tez dyslokacjami

Dyslokacja krawędziowa - pod wpływem przyłozonego naprężenia następuje w krysztale poślizg, nie na całej płaszczyżnie lecz tylko jej cząstki.

Dyslokacja śrubowa - powstaje jeźeli część kryształu przesuniemy względem drugiej części równolegle, a następnie skręcimy o określony kąt

Za ilościową miarę dyslokacji przyjęto ich gęstość tj. długość linii dyslokacji zawartą w jednostce objętosci metalu.

q= L/V cm^-2

q- gęstość dyslokacji . L- całkowita długość linii dyslokacji występujących w krysztale V-objętość krvształu, 7.Naczym polega proces krystalizacji. 8.Co to jest krystalizacja pierwotna.

23.Co to jest zgniot krytyczny?

Zgniot krytyczny - o minimalny stopień odkształcenia niezbędny do zainicjowania rekrystalizacji w czasie wyżarzania metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno. Po odkształceniu ze stopniem zgniotu mniejszym od krytycznego rekrystalizacja nie zachodzi. Zgniot krytyczny - minimalny stopień odkształcenia niezbędny d zainicjowania rekrystalizacji w czasie wyżarzania metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno. Po odkształceniu ze stopniem zgniotu mniejszym od krytycznego rekrystalizacja nie zachodzi.

24.Etapy rekrystalizacji-omówić

Całość zjawisk zachodzących podczas nagrzewania zgniecionego metalu dzieli się na:

Zdrowienie - zmniejszanie stężenia wakansów, zmniejszenie gęstości dyslokacji oraz zmiana w ich przestrzennym rozmieszczeniu. Dyslokacje, które w zgniecionym metalu rozmieszczone są w sposób nieuporządkowany mogą przemieszczać się wzdłuż płaszczyzn łatwego pośtizgu, grupując się w rzędach. Proces ten prowadzi do powstawania granic podziarn (obszarów o nieznacznie róźniącej się orientacji krystalograficznej), który to proces zwany jest poligonizacją.

Rekrystalizacja - zachodzi przy temperaturze przekraczającej temperaturę rekrystalizacji. Rozpoczyna ją tworzenie się nowych ziarn (zarodkowanie). Z zarodków powstają nowe ziarna w drodze przemieszczenia ~ranic wysokokątowych. Prowadzi to do znacznego zmniejszenia się gęstości defektóev sieciovwch, a zwłaszcza gęstości dyslokacji. Temperatura rekrystatizacji - Tr:

Tc=a*Tt Tt - bezwzględna temperatura topnienia a - wsp. Wahający się w granicach 0,3~­0,6

Rozrost ziarn

25.Stal-def.

Stal - stop żelaza z węglem o zawartości do 2,11% węgla. Do zasadniczych domieszek zawsze występujących w stalach należą:

- mangan - 0.8°% - krzem - 0.4%

- fosfor - 0.05% - siarka - 0.05%

26.Wjakiej postaci występują w stali: węgiel, mangan, krzem, siarka,fosfor.

- mangan - rozrivór stały w ferrycie względnie w cementycie

- krzem - roztwór stały w ferrycie

- siarka - siarczki

- fosfor - roztwór stały w ferrycie

27.Wpływ węgla na własności stali.

Wzrost zawartości podwyższa wytrzymałość na rozciąganie, granicę plastyczności oraz twardość stali. Obniżeniu ulegają wł. plastyczne jak: wydłużenie, przewężenie i udarność. Re i Rm wzrastają tylko do 0.8% węgla z uwag-i na zbyt dużą przy wyższych zawartościach węgla ilość kruchego cementytu. Wzrost zawartości pogarsza: zgrzewalność, obrabialność oraz spawalność. "

28.Wpływ manganu i krzemu na własności stali.

Mangan - podwyższa wytrzymałość stali oraz wpływa korzystnie na zgrzewalność. Wiąże on siarkę na siarczek manganu MnS, przez co zapobiega powstawaniu sźkodliwego siarczku żelaza FeS. Mangan występuje w stalach węglowych jako pozostałość z procesu wytapiania stali, a głównie odtleniania i odsiarczania, w postaci roztworu stałego w ferrycie lub cementycie.

Krzem - jest on energicznym odtleniaczem hamującym tworzenie się pęcherzy w czasie krzepnięcia stali. Krzem występuje w stali w postaci roztwom stałego w ferrycie, podnosi wytrzymałość stali, a zvvłaszcza granicę sprężystości, pogarszając jej zgrzewalność. Krzem pochodzi z prccesów odtleniania stali.

29 Zjawisko ,,kruchości na gorąco''

Zjawisko polegające na obniżeniu własności wytrzymałościowych stali w podwyższonych temperaturach (powyżej 985C) występujących głównie podczas przeróbki plastycznej na gorąco. Spowodowane jest obecnością siarki, która występuje w stali w postaci siarczków żelaza i manganu. Siarczek żeiaza tworzy z żelazem łatwo topliwą eutektykę o temp. top. 985C, występującą na granicach ziarn.

30.Zjawisko kruchości na zimno.

Zjawisko spowodowane podwyższeniem temperahiry, przy której stal staje się krucha. Spowodowane jest to zbyt dużą zawartością fosforu, który gwałtownie obniża własności plastyczne stali.

31.Podział stali węglowych według struktury.

Ze względu na strukri~rę po dowolnym chłodzeniu (studzeniu) stale węglowe można podzielić na trzy zasadnicze grupy:

stale podeutektoidalne, zawierające do 0,8% węgla, o strukturze ferrytyczno-perlitycznej,

- stale eutektoidalne, zawierające 0,8% węgla, mające stntkriuę perlityczną,

- stale nadeutektoidalne o zawartości 0,8-2,0% węgla, o struktwze perlitycznej z cementytem wtórnym.

32.Podział stali węglowych według zawartości węgla.

Ze względu na zawartość węgla stale węglowe dzielimy na:

niskowęglowe - do 0,25% węgla,

- średniowęglowe - 0,25 - 0,65% węgla,

• wysokowęglowe - powyżej 0,6~% węgla.

33.Podział stali węglowych ze względu na zastosowanie.

Podział stali na poszczególne gatunki opiera się na ich składzie chemicznym, właściwościach mechanicznych, podstawowym zastosowaniu, stopniu czystości / i przeznaczeniu. Ze względu na zastosowanie stale węglowe dzielimy na:

1) stale konstrukcyjne: a) zwykłej jakości,

- ogólnego przeznaczenia,

- o określonym przeznaczeniu, - b) wyższej jakości, ogólnego przeznaczenia,

- o określonym przeznaczeniu,

c) najwyższej jakości o określonym przeznaczeniu; 2) stale narzędziowe:

a) płytko hartujące się, b) głęboko hartujące się,

3) stale o szczególnych właściwościach: a) magnetycznie miękkie,

b) łatwo obrabialne mechanicznie.

34.Stale węglowe konsrtrukcyjne -podział ze względu na jakość , max. Zawartość węgla, przykłady ozn.

Do konstrukcyjnych stali węglowych zalicza się stale o zawartości węgla poniżej 0,65%. Podział tych stali ze względu na czystość (jakość) opiera się na maksymalnych dopuszczalnych zawartościach fosforu i siarki i przedstawia się następująco:

- stale zwykłej jakości - 0,05% P, 0,05% S. stale wyższej jakości - 0,04% P 0 04% S. stale najwyższej jakości - 0,03% P, 0,03% S.

W zależności od składu chemicznego i wymagań właściwości mechanicznych stale niestopowe konstrukcyjne ogólnego przeznaczenia obejmują sześć gatunków o następujących oznaczeniach:

- StOS St3S - St4S (przeznaczone na konstrukcje spawane) - StS, St6 i St7.

Znak stali StS, St6 i St7 w przypadku określonej dodatkowo zawartości węgla, krzemu i manganu uzupełnia się na początku literą M (np. MSi6).

Znak stali niestopowej konstrukcyjnej ogólnego przeznaczenia składa się więc z liter St i liczby porządkowej.

W gatunkach St3 i St4 rozróżnia się następujące odmiany:

1) z ograniczoną zawartościąwęgla ( oznaczone literą V zamiast S ).

2) z ograniczoną zawartością węgla oraz fosfom i siarki ( oznaczone literą W zamiast S ).

Stale objęte wymienioną nonną mogą być produkowane jako: - nieuspokojone (na końcu znaku litera X, np. St3SX) - półuspokojone (na końcu znaku litera Y, np. St3SY) - uspokojone

specjalnie uspokojone (drobnoziarniste). Stafe St3S i St~S o wymaganej udarności w temperariirze normalnej oznacza się litera U (np. St3SU), o wymaganej udarności po starzeniu - literą J (np.St3SJ), a o wymaganej udarności w temperaturze -20°C literą M (np. St3SM).

Dmgą gmpę konstrukcvjnych stali węglowych stanowią stałe węglowe wyższej jakości ogólnego przeznaczenia oznaczane symbolami 08, 10, 15 do 65, które odpowiadają średniej zawartości węgla, wyrażonych w setnych ezęściach procenta. Symbol G oznacza stale o podwyższonej zawartości manganu, np. 15G.

35.Stale automatowe ;zawartość węgla, dodatki polepszające spawalność.

Stale automatowe - stale o szczególnej podatności do obróbki wiórowej (łatwo obrabialne mechanicznie), przeznaczone do obróbki mechanicznej na obrabiarkach automatach.

W tej grupie siali produkuje się stale węglowe o wyższej zawartości węgla, a nawet niektóre stale stopowe przy dużych wymaganiach dotyczących właściwości użytkowych. Wamnki obróbki na obrabiarkach automatach wymagają by wiór był kruchy i nie tworzył długich zwojów, co można uzyskać przy zastosowaniu podwyższonej ilości siarki (do 0,3%) i fosforu (do 0,15%). W celu przeciwdziałania kruchości na gorąco, powodowanej obecnością siarki, konieczne jest podwyższenie w stalach automatowych zawartości manganu i cyrkonu. Ołów w ilości 0,1-0,2%, który nie rozpuszcza się w żełazie, polepsza skrawalność. Również selen, tetlur i wapń polepszają obrabialność stali

36.Stale narzędziowe -zawartość węgla, podział przykłady oznaczeń.

Klasyfikacja stali narzędziowych:

1 ) węglowa narzędziowa,

2) narzędziowa stopowa do pracy na zimno, 3) narzędziowa stopowa do pracy na gorąco, 4) szybkotnąca.

Stale narzędziowe węglowe dzielą się na: a) płytko hartujące się.

b) głęboko hariujące się,

Znak stali narzędziowych składa się z symbolu N, liczby podającej średnią zawartość węgla w dziesiątych ezęściach procenta oraz w przv_ padku stali płytko hartujących z litery E (np. N13E, N13).

37.Surówki, podział def. Zastosowanie.

Surówki - stopy żelaza z węglem, o teoreycznej zawartości węgla 2,11-6,67°-0. Poza tym stypy te zawierają jeszeze krzem, mangan, fosfor i siarkę, a niekiedy także dodatki stopowe. Jest to najbardziej rozpowszechnione tworzv_ wo na odiewry w budowie maszyn.

W zależności od postaci występowania węgla i uwarunkowanego tym zabanvienia przełomu rozróżnia się surówki:

a) biate

- podeutektyczne - 2,11-4,3%C. - eutektyczne - 4,3%C,

- nadeutektvczne - 4,3-6,67%C,

b) szare ,

38.Co to jest żeliwo, jak się je otrzymuje.

Żeliwa - stopy żelaza z węglem, o teoretycznej zawartości węgla 2,11-6,67°ró. Poza tym stypy te zawierają jeszcze krzem, mangan, fosfor i siarkę, a niekiedy także dodatki stopowe.

Żeliwa otrzymuje się po przetopieniu surówki w piecach odlewniczych.

39. W jakiej postaci węgiel występuje w surówkach, a w jakiej w żeliwach.

W surówkach biatych węgiel występuje wyłącznie w postaci związanej z żelazem (cementyt), a także z innymi pierwiastkami (ilości węgla w roztworze ferrytu są minimalne) i dlatego ich przełom jest jasny.

W żeGwach szarych węgiel w,; stępuje częściowo w postaci związanej, a częściowo w postaci wolnej jako grafit, którego obecność powoduje, że przełom tego żeliwa jest matowoszary.

40.Rola grafitu w żeliwach.

Najlepsze właściwości ma żeliwo o małej ilości grafitu rozłożonego równomiernie w postaci drobnych wtrąceil, a najgorsze - gdy grafit występuje w postaci dużych płatków stykających się ze sobą. Obecność grafitu w postaci kulek pozwala na uzyskanie żeliwa o bardzo wysokiej wytrzymałości i o pewnych własnościach plastycznych. Grafit, zwłaszcza w postaci płatków, powoduje thzmienie drgań.

41.W jakiej postaci występuje w żeliwach :mangan, krzem ,siarka, fosfor.

Mangan - występuje w stalach węglowych jako pozostałość z procesu wytapiania stali, a głównie odtleniania i odsiarczania, w postaci roztworu stałego w ferrycie lub cementycie.

Krzem - występuje w stali w postaci roztwom stałego w ferrycie.

Siarka - występuje w stali w postaci siarczków, głównie siarczków żelaza i manganu.

Fosfor - występuje w postaci potrójnej eutektyki fosforowej Fe3C- Fe3 P-Fe, zwanej steatytem, występuje on w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie.

42.Rola fosforu i siarki w żeliwach.

Fosfor obniża temp. Topnienia żeliwa i podnosi jego rzadkopłynność. Na grafityzację nie vvyvviera istotnego wpływu. Siarka przeciwdziała grafityzacji, sprzyja zabieleniu żeliwa, pogarsza jakość żeliwa i zwiększa jego gęstopłynność.

45.W jakiej postaci występuje grafit w żeliwach szarych.

Grafit może występować w żeliwie szarym w trzech postaciach:

1) grafit płatkowy mający w szlifie metalograficznym kształc żyłek lub pasemek,

2) grafit sferoidalny o kształcie kulistym,

3) grafit kłaczkowy o kształcie zwartym, lecz nie kulkowym.

46.Żeliwo sferoidalne postać grafitu, osnowa metaliczna, oznazenie, zastosowanie.

Żeliwo sferoidalne jest to w którym wydzielenia grafitu mają postać

regularnych lub nieregularnych kulek. Tego rodzaju postać gratitu powoduje najmniejsze w porównaniu z innymi formami ystępowania gratitu, pogorszenie właściwości mechanicznych i dlatego żeliwo sferoidalne ma dobre właściwości wytrzymałościowe oraz wykazuje pewną plastycznosć. Sferoidyzację grafitu uzyskuje się poprzez wprowadzenie przed odlewaniem do ciekłego żeliwa magnezu i jego stopów.

Właściwości żełiwa sferoidalnego zależą głównie od osnowy metalicznej, która może być ferrytyczna, ferrytyczno-perlityczna lub perlityczna. Podstawą oznaczenia żeliwa sferoidalnego zgodnie z normą są właściwości mechaniczne. Znak żeliwa składa się z symbolu Zs, wskazującego na żt;iwo sferoidalne oraz liczby gatunku, w której trzy pierwsze cyfry oznaczają mir.imalną v ytrzymałość na rozciąganie, jedna lub dwie pozostałe - minimalne wydhrżenie. Tak np. symbol Zs 400-12 oznacza gahmek żeliwa sferoidalnego o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie 400 Mpa i minim,~inym wydht:eniu A;=l2%.Właściwości te określa się na podstawie próbek odlanych oddzielnie.

Analogicznie do stali żeliwo sferoidalne o osnowie ferrytycznej np. Zs 370-17 ma niższą wytrzymałość, a lepsze właściwości plastyczne, żeliwo sferoidalne perlityczne zaś wykazuje wyższą wytrzymałość przy gorszych właściwościach plastycznych.

Dzięki,swoim dobrym właściwościom żeliwo sferoidalne znajduje coraz szersze zastosowanie, zastępując w budowie maszyn żeliwo stopowe, staliwo, żeliwo ciągliwe, a nawet stopy metali nieżelaznych, dając duże efekty ekonomiczne . Z żeliwa sferoidalnego wykonuje się wały korbowe, koła zębate, walce, pierścienie tłokowe, nuy, części aparatury itp.

47.Żeliwa ciągliwe- podział otrzymywanie, oznaczanie zastosowanie.

Zeliwa ciągliwe otrzymuje się przez grafityzujące wyżarzanie odlewów z żeliwa białego, w czasie którego cementvt ulega rozpadowi z wydzieleniem wolnego węgla (grafitu) zwanego węglem żarzenia.

Rozróżnia się " - żeliwo ciągliwe białe

- żeliwo ciągliwe czarne

- żeliwo ciągliwe perlityczne.

Żeliwo ciągliwe białe otrzymuje się poprzez wyżarzanie odwęglające odlewów z żeliwa białego w temperaturze 950-1000°C przez okres 60-90 godzin, z następnym sttidzeniem. W tym celu odLlewy ładuje się do skrzyń i obsypuje pokruszoną n~dą żelazną (hematytem) lub zgorzeliną, po czym skrzynie zamyka sie i uszczelnia.

Żeliwo ciągliwe czarne otrzymuje się przez wyżarzanie grafityzujące odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej. W tym celu odlewy umieszcza się w skrzyniach i obsypuje piaskiem kwarcowy Jlub żużlem, po czym skrzynie zamyka się szczelnie.

Żeliwo ciągliwe perlityczne otrzymuje się, podobnie jak żeliwo ciągliwe czarne, przez wyżarzanie odlewów z żeliwa białego w atmosferze obojętnej, przy czym proces grafityzacji nie jest doprowadzany do końca.

Żeliwo cia,~;liwe znajduje szerokie zastosowanie w wytwarzaniu drobnych części maszyn rolniczych, maszyn włókienniczych, części samochodów, wagonów, traktorów, armatury itp.

Oprócz symbolu każdy gatunek żeliwa ciągliwego oznaczony jest liczbą pięciocyfrową, w której trzy pierwsze cyfry podają wymaganą minimalną wytrzymałość na rozciąganie ( MPa), dwie pozostałe - minimalne wydłużenie A3.

.53. Zmiana wielkości ziarna podczas nagrzewania i chlodzenia stali.

dalszego nagrzewania następuje rozrost ziarn austenihi. Rozrost jest spowodowany naturalną dążnością metalu do zmniejszenia energii powierzchniowej, która jest tym większa im mniejsze są ziarna i im bardziejrozwinięte są ich granice. Im wyższa jest temperahua nagzania i dhaższy czas wygrzania w tej temperaturze, tym większe będzie ziarno austenitu. Skłonność ziarna austenitu ( nie zgniecionego ) do rozrostu pod wpłyvem temperatury i czasu określanry pojęciem przegrzewności. ~-i. Stale drobnoziarniste- definicja. Są to state o małej skłonności do rozrostu ziarn austenitu pod wpływem temperatury i czasu.

55.Stale gruboziarniste-def.

Są to stale o dużej skłonności do rozrostu ziarn austenitu pod wpywem temperatury i czasu.

57.Konstrukcja wykresów CTPi.

Są to wykresy wskazujące postęp przemiany w wan~nlcach izotermicznych sporządzany we współrzędnych, temperatura na osi rzędnych i czas na osi odciętych.

58.Przemiana bainityczna;scharakteryzować podać zakrss tem.

Po przechłodzeniu austenitu do temperatur odpowiadających środkowemu obszarowi na wykresie izotermicznej przemiany austenitu CTPi (ok. 550-200°C dla stali węglowej ) zachodzi przemiana bainityczna, która zawiera w sobie elementy przemiany zarówno martenzytycznej, jak i perlitycznej, różniąc się jednak w swoisty sposób od obu tych przemian. W tym zakresie temperatur szybkość dyfuzji węgla w austenicie jest bardzo mała. W wanmkach tych z austenitu powstają płytki ferrytu przesyconego węglem. Ponieważ jednak szybkość dyfi~zji węgla w żelazie a jest znacznie większa niż w żelazie ~r, z powstałych płytek przesyconego fecryri~ wydziela się cementyrt.

Rozróżnia się bainit górny powstały z przemiany austenitu w orientacyjnym zakresie temperatm »0-3~0°C oraz bainit dolny powstały w zakresie temperatur 350-250°C.

59. Co to jest bainit.

Jest to produkt przemiany bainitycznej stali będący mieszaniną ferrytu przesyconego węgfem i węglików.

60. Przemiana martenzytyczna - podać cechy charakterystyczne.

Jest to przemiana bezdyfuzyjna ponieważ następuje tylko przebudowa sieci przestrzennej żelaza y na żelazo a bez zmiany koncentracji węgla w rozrivorze stałym. Przemiana austenitu zachodzi poniżej temperatury Ms a otrzymana struktura nazyva się martenzytem.

Obecność nadmiernej ilości atomów węgla powoduje zniekształcenie sieci żelaza a, tak że przybiera ono postać tetragonalną. To

wlaśnie znieksztatcenie sieci przestrzennej żelaza a powoduje, że martenzyt cechuje się wysoką twardością, ale zarazem i dużą kruchością.

Praktycznie ważne jest to, że ze wszystkich produktów przemiany austenitu, martenzyt ma największą objętość właściwą.

Przemiana rozpoczyna się natychmiast, bez występowania okresu inkubacyjnego i polega na powstawaniu coraz to nowych kryształów (igieł), przy czym czas powstawania jednego kryształu jest znikomo mały.

Przemiana martenzytyczna przebiega w warunkach ciągłego chłodzenia. Ilość tworzącego się w wyniku prżemiany martenzytu jest przede wszystkim funkcją temperatury co można przedstawić graficznie na wykresie temperatura-procent martenzytu. Przemiana martenzytyczna (bezdyfuzyjna) zachodzi nie tylko stopach żelaza, ale także w innych metali mających przemiany alotropowe (Ti, Zr, Co, Tl, Li)

61.Martenzyt-def.Budowa krystalograficzna, własności.

Przemiana austenitu poniżej temp. MS ma zupełnie inny charakter, gdyż w tych temperaturach mchliwość atomów jest bardzo mała i dyfuzja węgla praktycznie nie zachodzi. następuje więc tylko przebudowa sieci przestrzennej Fe ~ na Fe a bez zmiany koncentracji węgla w roztworze stałym. Tego rodzaju przemiana bez dyfuzyjna nazywa się przemianą martenzytyczną a otrzymaną strukturę nazywamy martenzytem. Bez dyW zyjny przebieg przemiany martenzytycznej jest jej cechą charakterystyczna,, wyraźnie ją odróżniającą od przemian zachodzących powyżej MS. Max rozp. C w żelazie a rv'~temp. otoczenia nie przekracza 0,008%, martenzyt jest przesyconym roztworem stałym węgla w żelazie a.

Obecność nadmiernej ilości atomów węgla powoduje zniekształcenie sieci Fe a, tak że przybiera ona poslać tetragonalną. To zniekształcenie sieci przestrzennej Fe a powoduje, że martenzyt cechuje się wysoką twardością i dużą kruchością. Ze wszystkich produktów przemiany austenitu martenzyt ma największą objętość właściwą.

Istnieje ścista zależność krystalograficzna pomiędzy sieciami przestrzennymi macierzystego austenitu i powstałego martenzytu. Kryształy martenzytu mają kształt-pyłek o niewielkiej gmbości, przecięte płaszczyzną szlifu.

62.Co to jest M._s i M._f.

Przemiana marteuzytyczna zachodzi po przechłodzeniu austeniW poniżej / temp. ozn. symbolem M5, która nazw. się temp. początku przemiany

martenzytycznej. Przemiana rozpoczyna się natychmiast, bez występowania okresu inkubacyjnego i polega na powstaniu coraz to nowych kryształów (igieł). Przemiana zaczyna się w temp. :~t, a kończy się w temp. ozn. symbolem VI~. Temperatury MS i M, przemiany martenzytycznej zależą od zawartości węgla i od składu chemicznego stali. Im niższa temp. M, tym przy chłodzeniu stali w

/ ośrodku o temp. otoczenia 20°C otrzymamy więcej austenitu szczątkowego.

64.Konstrukcja wykresów CTPc.

W kres CTPc est to kres rzedstawia c ost rzemian austenitu dla chłodzenia ciągłego. W celu sporządzenia tego wykresu należy chłodzić próbki stali z różnymi szybkościami, ustalając dla każdego przebiegu chłodzenia początek i koniec przemiany austenitu. Konstrukcja wykresów jest następująca: w układzie wsp. Temp. - log. czasu (log t ) kreśli się krzywe chłodzenia, nanosząc na nie odpowiednie punkty krytyczne początku i końca przemiany. Łącząc te punkty liniami ciągłymi otrzymamy wykres CTPc

65.Omówić przemiany zachodzące przy odpuszczaniu stali.

Odpuszczanie - jest to proces zachodzący w martenzycie pow. 80°C powodujący zwiększoną ruchliwość atomów. Przemiany zachodzące podczas nagrzewania martenzytu można podzielić na 4 etapy:

- etap 1

80 - 200°C polegający na wydzieleniu się z przesyconego roztworu węglika Fe o składzie chemicznym w zakresie FeaC do Fe;C zwanego węglikiem E. 1 Zawartość węgla w martenzycie po odpuszczeniu powyżej 150°C zależy

głównie od temp. i czasu odpuszczania, niezależnie od początkowej zawartości węgla w martenzycie. Poniżej 200°C otrzymuje się strukturę będącą mieszaniną fertytu przesyconego węglem (ok. 0,~% C) oraz węglików (ok. 60-6~ HRC). Austenit szczątkowy istniejący w stali po zahartowaniu nie ulega jeszcze J żadnym przemianom.

- etap 2

od 200-300°C polegający na dalszym vwdzielaniu się roztworu z roztw-oru węglika E, skutkiem czego zawartość węgla w martenzycie maleje do ok. 0,15% w temp.300°C. równocześnie zachodzi przemiana austeniW szczątkowe~;o w stmktmę o charakterze bainitycznym. Otrzymujemy mieszaninę femtu

, nieznacznie przesyconego węglem oraz węglika E (ok. ~0-5~ HRC)

- etap 3

od 300-400°C następuje całkowite wydzielenie węgla z roztworu a wydzielone węgliki E ulegają przemianie na cementyt. Na tym etapie zostaje osiąr~nięty stan równowagi, a otrzymana stniktura jest mieszaniną femtu i cementyrtu (40-4~ HRC). Odpuszczenie zahartowanej stali w temp. 150-400°C nazyva się martenzytem odpuszczonym.

- etap 4

od 400-6~0°C, zachodzi koagulacja eząsteczek cementytu, wzrastająca ze w-zrostem temp. Struktura przy odpuszczaniu martenzytu w tym zakresie temp. jest mieszaniną ferry~tu i cementytu (30-40 HRC) nazy~u-a się sorbitem. Cząsteczki cementytu w sorbicie mają kształt globularny.

69.Rodzaje hartowania.

- hartowanie zwykle

polega ono na nagrzaniu stali powyżej Ac, - Ac,, wygrzaniu i oziębieniu w ośrodku o temp. niższej od temp. MS, w celu otrzymania struktury martenzytycznej. Po tym hartowaniu stosuje się odpuszezanie w celu zmniejszenia naprężeń i uzyskania odpowiednich właściwości mechanicznych.

- hartowanie stopniowe

polega ono na nagrzaniu stali powyżej Ac; - Ac,, wygrzaniu i oziębieniu w kąpieli o temp. wyższej od M5. Podczas następnego studzenia w powietrzu uzyskuje się strukturę martenzytyczną. Taki sposób hartowania powoduje mniejsze naprężenia wewnętrzne gdyż wyrównanie temp. przed końcową fazą chłodzenia zmniejsza naprężenia cieple.

- hartowanie izotermiczne

polega ono na nagrzaniu stali powyżej Ac3 - Ac,, wygrzaniu i oziębieniu w ka,pieli w temp. wyższej od MS. W kąpieli tej hartowany przedmiot wyrtrzymuje się aż do zakońezenia przemiany austenitu na bainit, po ezym daisze chłodzenie odbywa się na powietrzu lub w wodzie. Ten sposób hartowania powoduje najmniejsze napręienia i odkształcenia. Temp. kompieli wynosi 250-350°c w wyniku czego otrzymuje się bainit o rivardości 48-~8 HRC. Hartowanie to stosuje się do przedmiotów wykonanych ze stali stopowych.

- patentowanie

jest to zabieg zbliźony do hartowania izoterTnicznego, stosowane do dmt~! lub taśm ze stali o zawartości 0,35-1,0°,io C. Polega na nagrzaniu dnUu do temp. 900­1000°C a następnie chłodzenie w kąpieli ołowianej o temp. 450-~50°C oraz w końcowym ciagnieniem na zimno do żądanej średnicy. W kąpieli ołowianej otrzymujemy stnrkturę bardzo drobnego perlitu, co pozwala uzvskać znacznie lepsze właściwości mechaniczne niż przy perlicie grubo pasemkowvm.

70.Odpuszczanie cel,stosowania, rodzaj, zakres tem. Struktury.

Odpuszczanie jest to zabieg cieplny stosowany do przedmiotów uprzednio zahartowanych, polegający na nagrzewaniu ich do temp. niższej niż Ac,, wygrzaniu w tej temp. z następnym chłodzeniem powolnym lub przyśpieszonym. Jest ono zwykle stosowane w celu polepszenia właściwości plastycznych przy jednoczesnym usunięciu naprężeń własnych.

- odpuszczanie niskie (150-250°C) Cel: usunięcia naprężeń hartowniczychStosowanie: narzędzia, przednfioty nawęglane, stale narzędziowe Strukti~ra: martenzyt odpuszczony

- odpuszczanie średnie (250-450°C)

Cel: obniżenie twardości, zwiększenie udarności i sprężystości. Stosowanie: stale sprężynowe

Strukhrra: martenzyt odpuszczony (sorbit) - odpuszczanie wysokie (500-650°C)

Cel: uzyskanie najwyższej udarność przy dużej p rtrzymałości Rm Stosowanie: stale konstrukcyjne, węglowe, stopowe

Struktura: sorbit

71.Co to jest ulepszanie cieplne.

Połączenie zabiegu hartowania i wysokiego odpuszczania w celu otrzymania 1 optymalnych właściwości mechanicznych nosi nazwę ulepszenia cieplnego.

72.Rodzaje wyżarzania cel i zakres tem.

Wyżarzanie jest to zabieg cieplny polegający na nagrzaniu stali do określonej temp., wygrzaniu w tej temp. z następnym studzeniem. Rozsóżnia się następujące rodzaje wyżarzania:

- w. Ujednoradniające

jego cel to usunięcie lub zmniejszenie niejednorodności składu chemicznego stali na drodze dyfuzji. Temp. 150-250°C powyżej Ac3-Acm (zazwyczaj 1000­1250°C)

_ w. Zupetne

jego cel to rozdrobnienie ziarna stali, usunięcie budowy Widmannstattena, uzyskanie jednorodności struktury oraz usunięcie naprężeń, przez co uzyskuje się polepszenie właściwości plastycznych, przy zmniejszeniu twardości. Temp. 30-~0°C powyżej Ac3-Ac",

- w. Normalizujące

ce(em jest uzyskanie jednolitej drobnoziarnistej struktury i zvviązane z tym

polepszenie wlaściwości plastycznych oraz usunięcie naprężeń wewnętrznych 1 Temp. 30-50°C powyżej Ac;-Acm

_ w. Z przemianą izotermiczną

celem jest zmniejszenie twardości i polepszenie obrabialności. Temp. 30-50°C powyżej Ac;-Acm

_ w. Sferoidyzujące ma n a celu koagulację węglików, przez co uzyskuje się najmniejszą i najbardziej plastyczną strukturę. Temp. zbliżona do Ac,

_ w. Rekrystalizujące

celem jest usunięcie skutków zgniotu, stosuje się do materiałów uprzednio poddanych przeróbce plastycznej na zimno. Temp. wyższa od temp początku rekrystał izac j i

_ w.Odprężające

ma na celu zmniejszenie naprężeń własnych elementów stalowych, powstałych w procesach technologicznych, jak przeróbka plastyczna na gorąco, obróbka mechaniczna itp. Nie powodując przy tym zmiany stmktury stali i w zvviązku z tym nie obniżając jej twardości i wytrzymałości. Temp. poniżej Ac, (600­500°C)

_ w. Grafityzujące

ma na celu rozkład cementytu na grafit i austenit jeżeli temp. procesu leiy powyżej Ac, Lub na grafit i ferryt, jeżeli temp. procesu Leży poniżej Ac~. Wyżarzanie grafityzujące zachodzi w temp. rozkładu cementyhi

_ w.Odwęglające

ma na celu wypałanie węgla z powierzchni elementu, np. w celu uzyskania białego żeliwa ciągliwego lub przy produkcji blach transformatorowych

_ w. Przegrzewające

celem jest uzyskanie gmboziarnistej stmktury, np. w celu pomniejszenia obrabialności stli. Wyżarzanie przegrzewające zachodzi w temp. w której następuje silny rozrost ziarna.

73.Na czym polega utwardzenie dyspersyjne.

Wydzielanie rozpuszczalnego składnika z przesyconego roztwom a przy chłodzeniu prowadzi do zmiany właściwości stopu. Ze wz~lędu na to, że efekt obróbki cieplnej jest w tym przypadku zależny od stopnia dyspersji wydzieleń, nosi ona nazwę utwardzania dyspersyjnego.

L`twardzanie dyspersyjne jest połączeniem dwóch kolejn_vch zabie~ów ciepłnych:

- przesycenia, polega na nagrzaniu stopu do temp. powyżej linii granicznej rozpuszczalności, w której wydzielony składnik przechodzi całkowicie do roztwom stałego bez przemiany alotroporvej, ygrzaniu z następującym oziębieniem w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze przesyconym

_ starzenie, polega na nagrzaniu uprzednio przesyconeęo stopu do temp. wyższej od temp. otoczenia, a niższej od temp. granicznej rozszerzalności, wygrzaniu i następnym studzeniu

74.Obrópka podzerowa.

Polega na chłodzeniu stali bezpośrednio po hartowaniu do temp. poniżej 0°C, celem usunięcia austenitu szczątkowego. Stosowana jest do stali stopowych mających temp. M, < 0°C.

75. Co to jest hartowność.

Jest to zdolność do tworzeriia struktury martenzytycznej. Jest bardzo ważną cechą stali określającą jej przydatność do obróbki cieplnej. Średnica krytyczna ­max. Średnica przy której próbka zostaje zahartowana na wskroś.

Na hartowność stali wpływają:

- sklad chemiczny, zawartość C oraz dodatków stopowych z wyjątkiem kobaltu podwyższają hartowność

- dodatki intensyfikatorów, bor 0,002°io zvviększ głębokość hartowania 1,5-5 razy

- wielkość ziarna austenitu, stale o gn~bym ziarnie hartują się głębiej niż stale o drobnym ziarnie

- jednorodność ziaren austenitu, nim austenit jest bardziej jednorodny, tym zwiększ jest hartowność stal ·i

• nie rozpuszczone cząstki, tlenki, azotki, węgliki, związki między metaliczne zwiększają szybkość rozkładu austenitu zmniejszając hartowność stali

76.Metody badania hartowności.

Wyróżniamy trzy rodzaj badania hartowności:

a) badanie hartowności na przetomie (obserwacja przełomu).

Jest to warsztatowa metoda badania hartowności. Polega na łamaniu próbki. Po przełamaniu zahartowana częśe próbki ma przełom jedwabisty, matowy [»~HRC], natomiast część nie zahartowana jest błyszcząca, gn~bo ziarnista. Metodę tą stosuje się do badanie hartowności stali węglowych narzędziovwch.

b) metoda Grossmana (inaczej metoda krzvwych U)

Polega na pomiarze twardości na przekroju zahartowanej próbki o kształcie cylindrycznym. Po zahartowaniu próbki i wycięciu z niej części środkowej krążka mierzy się twardość (HRC) na przekroju poprzecznym wzdłóż średnicy w dwóch prostopadłych kierunkach. Na wykresie rozkład rivardości na przekroju próbki nie zahartowanej przypomina literę U. Znając wartość twardości krytycznej dla danego gatunku stali można rozgraniczyć stref ·ę zahartowaną od nie zahartowanej i określić grubość strefy zahartowanej.

c) badanie hartowności metodą chłodzenia od czoła (próba Jominy'ego). Badanie przeprowadza się na próbce znormalizowane. Próbkę wykonaną z badanego gatunku stali wkładamy na ok. 45 min do pieca elektrycznego nagrzanego do temperatury Ac3=Ac,+(30-50°C), a następnie wstawiamy do uchwytu aparatu Jominy'ego gdzie rozpoczynamy pomiary.

Z próby Jominy'ego możemy odczytać: - max twardość stali

- charakter zmian twardości, a więc po odpowiednim przeliczeniu inne własności mechaniczne

- średnicę krytyczną w danym ośrodku chłodzącym oraz za pomocą odpowiednich monogramów idealną średnicę krytyczną.

Krzywe hartowności otrzymane z próby Jominy'ego mogą się różnić dla poszczególnych wytopów stali tego samego gatunku, wynika to z dopuszczalnych wahań składu chemicznego, niejednakowej wietkości ziarna i innych czynników. Metodę te stosuje się celem określenia hartowności stali konstrukcyjnych, węglowych i stopowych, nie hartujących się w powietrzu.

77.Obróbka cieplno-chemiczna.

Polega ona na nasycaniu warstw powierzchniowych obrabianych cieplnie elementów określonymi składnikami, co uzyskuje się w rezultacie oddziałwvania ośrodka w którym zachodzi wygrzewanie. Najczęściej celem obróbki cieplno-chemicznej jest podwyiszenie powierzchniowej rivardości i odporności na ścieranie, uzyskanie odporności na korozję. Rodzaje obróbki cieplno-chemicznej: nawęglanie, azotowanie, węglo-azotowanie, nasiarczanie, a także nasycanie innymi pierwiastkami metalicznymi i nie metalicznymi. czasie obróbki cieplno-chemicznej zachodzą następujące procesv:

- powstawanie wolnych aktywnych atomów w ośrodku otaczającym obrabiany metal

- adsorpcja aktywnych atomów na powierzchni metalu - dyfi~zja zaadsorbowanego pierwiastka w głąb metalu

W wymiku tych trzech procesów na powierzchni obrabianego cieplnie elementu powstaje warsriva dyfiizyjna o odmiennym składzie chemicznym niż rdzeń.

78.Nawęglanie.

Nawęglanie jest to najbardziej rozpowszechniony zabieg obróbki cieplno­chemicznej, polegający na syceniu powierzchni elementów stalowych węglem w celu uzyskania twardej i odpornej na ścieranie warsrivy powierzchniowej przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Właściwości te uzyskuje się przez dodatkową

obróbkę cieplną po właściwym nawęgleniu. ~V zależności od rodzaju ośrodka, w którym przeprowadza się wygrzewanie rozróżnia się nawęglanie:

- w proszkach z zastosowaniem stałych ośrodków nawęglających - gazowe w gazowych ośrodkach nawęglających.

Stale do nawęglania to węglowe lub stopowe o zawartości węgla 0.10­0.25%.Temp. nawęglania 900-950°C, grubość warstwy nawęglonej 0.5-4 mm. W nawęglonym przedmiocie zawartośe C zmniejsza się stopniowo od powierzchni w kierunku rdzenia, w związku z czym zmienia się również i struktura. Najsilniej nawęglona warstwa zewnętrzna o strukturze odpowiadającej stali nadeuetktoidalnej składa się z cementytu siatkowego, na tle perlitu; pod nią występuje warstwa perlityczna, a następnie strefa perlityczno­ferrytyczna, przy czym im bliżej rdzenia tym więcej jest ferrytu, a mniej perlitu; struktura ta jest właściwa dla miękkiego rdzenia, jest rzeczą ważną aby przejście warstwy nawęglonej do nie nawęglonego rdzenia było łagodne. Warstwy nawęglone ostro odcinające się od miękkiego rdzenia mają skłonność do hiszczenia i odpryskiwania.

Obróbka cieplna po nawęglaniu ma na celu:

- znaczne ut<vardzenie warstwy nawęglonej, w zwykle powyżej 60 HRC

- otrzymanie ciągliwego rdzenia odpornego na obciążenia dynamiczne i mające określoną wytrzymałośe na rozciąganie.

Klasyczna obróbka cieplna nawęglonych przedmiotów polega na dw~ikrotnym hartowaniu z następnym niskim odpuszczaniem. Pierwsze hartowanie ma na celu rozdrobnienie ziarna w rdzeniu i usunięciu siatki cementytu w warstwie zewnętrznej. Drugie hartowanie ma na celu uzyskanie drobno iglastego martenzyrii w warsrivie powierzchniowej a jednocześnie nadanie rdzeniowi odpowiedniej ciągliwości.

79.Azotowanie.

Azotowanie nazywamy proces powierzchniowego nasycenia stali lub żeliwa azotem. Rozróżnia się azotowanie:

- urivardzające, stosowane do stali stopowych, ma na celu podwyższenie pow-ierzchniowych własności, a głównie twardości

- antykorozyjne, stosuje się je zarównc do stali węglowych jak i stopowych w celu powiększenia odporności na korozję, przeprowadza się je w stosunkowo wysokiej temp.600-850°C.

Temp. azotowania waha się najczęściej 500-~40°C. Temp. azotowania powyżej 550°C pozwala utrzyma° grubsze warsriw dyfuzyjne, powoduje jednak obniżenie t`vardości powierzchniowej. Temp. azotowania musi by° niższa od temp. odpuszczania, ażeby w czasie azotowania nie nastąpiło obniźenie wytrzymałości rdzenia.

80.Stale stopowe.

Stalami stopowymi nazywamy stałe, które po za Fe i C oraz zwykłymi domieszkami (Mn, Si, P, S, Cu) zawierają jeszcze inne specjalnie wprowadzone składniki, lub podwyższone zawartości Mn i Si. Te celowo wprowadzone składniki noszą nazwę dodatków stopowych. Stale stopowe są droższe od stali węglowych i stosuje się je tylko wtedy, gdy stawiane wymagania są nie możliwe do spełnienia w przypadku stali węglowych.

Do kryteriów na których oparta jest klasyfikacja stali stopowych, zaliczamy: ­skład chemiczny (rodzaje i ilość dodatków stopowych) -struktura w stanie wolrio chłodzonym -zasiosowanie -jakość stali -metody jej otrzymywania

81.W jakiej postaci występują dodatki stopowe w stalach.

Stalami stopowymi nazywamy stale, które po za Fe i C oraz zwykłymi domi,eszlcami (Mn, Si, P, S, Cu) zawierają jeszcze inne specjalnie wprowadzone sktadniki, lub podwyższone zawartości Mn i Si. Te celowo wprowadzone składniki noszą nazwę dodatków stopowych. Pienviastki stopowe występują w stalach w różnych postaciach: w rozhvorze stałym jako węgliki, jako vmącenia nie metaliczne, jako związki między metaliczne w postaci wolnej. Zasadnicze znaczenie z uwagi na wpływ na wtaściwości stali ma występowanie dodatków stopowych w postaci roztworu stałego oraz węglików.

.. Dodatki stopowe oddziaływaja zarówno na C i Fe, jak i wzajemnie na siebie, na wskutek czego struktura i właściwości stali ulegają zmianie. Dzięki wprowadzeniu do stali dodatków stopowych można przede wszystkim uzyska:

- wysokie właściwości mechaniczne i technotogiczne - zwiększoną hartowność

- wysoką twardość i odporność na ścieranie

- określone wiaściwości fizyc2ne i chemiczne (np.: żaroodporność, żarowytrzymatość, odporność na korozję.

82.Wymienić pierwiastki nie tworzące węglików.

Pod względem oddziaływania na węgiel, wszystkie pierwiastki stopowe można podzielić na dwie grupy:

- pierwiastki nie tworzące węgłików - pierwiastki węgłikotwórcze.

Do pierwiastków nie tworzących węglików zaliczamy: Ni, Si, Co, Al., Cu, N, w stalach dodatki te występują w postaci roztwom stałego w żelazie, z wyjatkiem Cu, która przy zawartości powyiej 0.5% tworzy odrębną fazę, (rozhvór stały na osnowie Cu)oraz N, który tworzy związki zwane azotkami.

83.wymienić podstawowe grupy węgloków.

Możemy uszeregować pierwiastki stopowe według wzrastającej zdolności tworzenia węglików: Fe, Mn, Cr, ~o, W, V, Ti, Zr, Nb. i m bardziej stabilne są węgliki danego metalu, tym w ' 'wyżsrych temperaturach rozpuszczają się w austenicie, przy nagrzewaniu, oraz trudniej wydzielają się z martenzytu w procesie odpuszczania, co ma bardzo istotne znaczenie, dla obróbki cieplej stal stopo .

Zgodnie z klasyfikacją Goldschmidta wszystkie węgliki można podzielić na trzy B~'uPY~

- grupa 1 - węgliki o sieci regularnej prostej (typ NaCI) odpowiadające wzorcowi MC które tworzą pierwiastki grupy IV-A i V-A(TiC, ZrC, VC, NbC, TaC). Są one związkami stabilnymi o wysokiej temp. topnienia (2000­3500°C) i dużej twardości (1600-3200 HV)

- grupa 2 - węgłiki o sieci heksagonałnej, zwartej odpowiadające wzorowi MC lub M2C, które tworzą pierwiastki grupy V-A i IV-A (V2C, Nb2C, Ta2C, MoC, W2C, WC) mają one niżczą temp. topnienia i niższą twardość (łó00­2200HV) niż węgliki gwpy 1

- grupa 3 - węgliki M3C, o stmłcturze rombowej cementytu, mają one najniższą twardość (700-21 i sOOHV). Węgliki tego typu tworzą Fe i Mn.

84.Wpływ dodatków stopowych na przemiany fazowe.

Pierwiastktopowe wpływają na zakres istnienia odmian alotropowych żelaza, co wynika z odpowiednich układów równowagi fazowej.

Można je pod tym względem podzielić na dwie grupy.

Pienviastki grupy pierwszej powodują obniżenie temperatury przemiany Az, a podwyższenie temp. przemiany Aa. W miarę zwiększania się zawartości pienviastka stopowego, zakres istnienia fazy y znacznie się rozszerza aż do całkowitego zaniku obszaru występowania fary a. Nie zachodzi wówczas przemiana alotropowa żelaza a c~ y. Jest to uklad z tzw. otwartym polem austenitu. Tego rodzaju układ mają stopy żelaza z niklem, kobaltem i manganem. Pierwiastki te tworzą z żelazem roztwory state ciągłe. Jeżeli pienviastki rozszerzające zakres istnienia fazy y tworzą z żelazem jedynie roztwory stałe graniczne, obszar zasięgu fazy y jest wówczas ograniczony przez występowanie zakresów dwufazowych. Na sl.mtek powstawania zakresów dwufazowych obszar fary y stopniowo zwęża się, aż wreszcie zupełnie zanika. Jest to uktad z rozszerzonym polem austenitu. LJkłady tego rodzaju mają stopy żelaza z Au i Cu oraz z pierwiastkami tworzącymi z żelazem roztwory między węzłowe, jako C i N.

-działają przeciwnie, obniżają temp. przemiany A., i podnoszą temp. A3. Jeżeli rozpuszczalnośe danegp pierwiastka w żelazie jest dostatecznie duża, linie przemian A4 i A3 zbiegają się, tworząc zamknięte pole austenitu, ograniczone zakresem, w którym współistnieją ferryt i austenit. Po za tym zakresem występuje ferryt od temp. normalnych aż do temp. topnienia. Jest to układ równowagi z zamkniętym polem austenitu. Tego rodzaju układy mają stopy żelaza z berylem, aluminium, krzemem fosforem, tytanem, wanadem, chromem, germanem, arsenem, niobem, molibdenem, cyną, antymonem i wolframem. O zaliczenie pierwiastka do tej gmpy decyduje fakt zamknięcia pola austenitu zakresem dwufazowym a + y, Jeżeli rozpuszczalność pierwiastka stopowego w żelazie y nie jest wystarczająco duża, aby spowodować powstanie zamkniętego obszaru austenit-ferryt, ograniczające pole austenitu, to powstaje układ ze zwężonym polem austeniW . W tym przypadku nie dochodzi do wytworzenia obszaru czysto ferrytycznej strukturze. Taki układ rów~nowagi mają stopy żelaza z borem, cyrkonem i cezem.

85.Wpływ dodatków stopowych na własności ferrytu.

Większość pierwiastków stopowych rozpuszcza się w fem~cie i austenicie. W' ferrycie rozpuszczają się w różnym stopniu takie pienviastki jak: Si, Ni, Co, chrom, Mo i inne. Dodatki stopowe rozpuszczone w fem~cie zmieniają jego właściwości; podwyższają wytrzymałość na rozciąganie, granice plastyczności, twardość, a obniżają, właściwości plastyczne. Zmiana właściwości jest tym większa im bardziej te pierwiastki są oddalone od żelaza w okresowym układzie pierwiastków i im większa jest różnica w średnicach atomowych. Najkorzystniej na właściwości ferryrii wpłyva Ni, który podwyższa zarówno ttvardość jak i udarność stali. Szybkość chłodzenia ma wpływ na rivardość femtu zawierająceęo w roztworze Ni, Mn, chrom. Przy szybkim chfodz:niu otrzv_ muje się strukturę o 100-1 ~0 Hb twardszą niż w przypadku wolneąo chłodzenia.

86.Wpływ dodatków stopowych na układ Fe-Fe₃C

Pierwiastki stopowe wpływają na koncentrację C w punkcie eutektoidalnym. Wszystkie pierwiastki stopowe przesuwają punkt perlityczny S w lewo ku niższym zawartościom C, obniżając tym samym zawartośe C w perlicie stopowym. Większość pierwiastków stopowych przesuwa w lewo także punkt E określający granicę rozpuszczalności C w austenicie. Wprowadzenie do stopów Fe-C pierwiastków stopowych, powoduje zmiany zarówno temp. przemian, jak i koncentracji C w punktach charakterystycznych układu żelazo-cementvt i to tym większe im większa jest zawartość tych pierwiastków w stali.

87.Wpływ dodatków stopowych na przemianę martenzytyczną.

Pierwiastki węglikotwórcze przy dużych zawartościach węgla powodują: opóźnienie przemiany perlitycznej, podniesienie (z wyjątkiem Mn) temp. max szybkości przemiany perlitycznej, obniżenie górnej granicy temp. przemiany bainitycznej, opóźnienie przemiany bainitycznej, ale zwykle w stopniu znacznie słabszym niż przemiany perlitycznej.

Pierwiastki nie tworzące węglików ( Ni, Cu, Si, AL., Co) zwiększają tnvałość przechłodzonego austenitu i zmniejszają szybkość jego przemiany.

Ważny jest wpływ dodatków stopowych na temp. początku i końca przemiany martenzytycznej, ponieważ od niej zale'.ry ilość austenitu szczątkowego i skłonność stali do pękania podczas hartowania. Większość pierwiastków (pomijając aluminium i kobalt) obniża temp. początku przemiany martenzytycznej i zwiększa ilość austenitu szczątkowego.

Dodatki stopowe nie oddziaływają na kinetykę przemiany martenzytycznej, lecz w~płyvają na krytyczną szybkość chłodzenia i związaną z tym hartowność stali. Pierwiastki które zwiększają trwałość przechłodzonego austenitu, zmniejszają krytyczną szybkość chłodzenia, zwiększając przez to hartovvność stali.

88.Podział stali stopowych ze względu na zastosowanie.

- niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości SSPW.

Są to stale niskowęglowe (do 0.22%C). Dodatki stopowe (Mn, Cr, Mi, Mo, Si) podnoszą Rp,, odporność na ścierani, spawalność. Wprowadza się również mikrododatki takie jak Al., V, Nb, Zr, Ti, N. Stale te stosuje się w stanie normalizowanym bez dodatkowej obróbki cieplnej. Posiadają stmkturę : a)fetrytyczno- perL tyczna (ferryt + perlit + dodatki stopowe)

b)bainityczna (bainit+ dodatki stopowe) zastosowmie : :~rube blachy spawalne. 'stale do nawęglania.

Zawartość węgta od 0.1-0.25%C. Są to stale nisko stopowe (dodatki: Cr I-2°,%, Mn, Ni, Mo). Właściwości tych stali to wysoka twardość powierzchniowa, ciągliv`y rdzeń. Stosuje się ją do części maszyn, mało i silnie obciążonych- stale do azotowania.

Są to stale średnio węglowe (0.25-0.~5°~óC). Dodatki stopowe to Cr, Mo, Al. Obróbka cieplna tych stali to hartowanie +wysokie odpuszczanie przed azotowaniem. Stale te mają zastosowanie w elementach konstrukcyjnych: wały korbowe, korbowody, koła zębate, tuleje, części pompy paliwowej silników wysoko prężnych.

stale do ulepszania cieplnego.

Zawartość od 0.30-0.50%C. Dodatki stopowe to Cr, Mo, Ni, V. Obróbka cieplna tych stali to hartowanie + wysokie odpuszczanie. Stale te mają stnrkturę sorbityczną. Ich własności to wysokie Rm, Rp,, R~, ciągliwość, udarność. Zastosowanie tych stali to wały, koła zębate, korbowody czyli elementy konstnrkcyjne podlegające dW ym obciążeniom mechanicznym. Są one podstawowym materiałem konstrukcyjnym w przemyśle maszynowym.

- stale sprężynowe.

Są to stale wysoko węglowe (0.5-0.7%C) dodatki stopowe to Si (do 1.8°,'°), Cr, V. Obróbka cieplna tych stali to hartowanie 800-870°C +średnie odpuszczanie 380-520°C. Ich stnrktura to martenzyrt odpuszczony. Materiały stosowane na resory i sprę'zyny powinny charakteryzować się wysokim :RSp, Rm, R,P/Rm, wysoką wytrzymałością na zmęczenie przy granicznej plastyczności. - stale na łożyska toczne.

Są to stale wysoko węglowe (ok. I%C). Dodatki stopowe to Cr, Mn, Si. Posiadają or~strukturę: nisko odpuszezony martenzvt i równomiernie rozłożone węgliki. Obróbka cieplna: hartowanie 820-830°C w oleju~ niskie odpuszczanie ok. 180°C. Stale te mają zastosowanie na elementach łożysk tocznych takich jak: kulki, wałki, pierścienie.

89.Stale stopowe konstrukcyjne .

Stale konstrukcyjne są to stale stosow·ane do wyrobu części maszvn, urządzeń i konstrukcji pracujących w z·,vykłych wanrnkach (temp. pracy nie przekracza 300°C, a w okresach zimowych nie jest niższa niż -.10°C) oraz w średowiskach nie oddział·~wujących szkodliwie na te elementy. Stale konstrukcv_ jne powinny mieć:

- dostateczne Rm , gdyż przenoszą obciążenie statyczne i dynamiczne - dostateczną Rp,, aby elementy nie odkształcały się w czasie pracy

- odpowiednią wytrzymałość zmęczeniową przy obciążeniach zmiennych

- odpowiednią HB powierzchniową i odporność na ścieranie Właściwości mechaniczne stali stopowych możemy podnieść po przez dodanie dodatków stopowych, które: zwiększają hartowność stali, umacniają ferryt, rozdrabniają ziarno, opóźniają proces odpuszczania, wraz ze wzrostern temp. powodują wzroście stopnia dyspersji produktów przemianv_ przechłodzonego austenitu.

Do konstrukcji stali stopowych zalicza się następujące rodzaje stali: -stale nisko stopowe o podwyższonej wytrzymałości -stale do nawęglania -stale do ulepszania -stale do azotowania -stale sprężynowe - stale na łożyska toczne

92.Omówić stale stopowe narzędziowe.

Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno służą do wykonyvania narzędzi do obróbki nie na~zanych mateńałów.

Temperaturę odpuszczania dobiera się w zależności od wymaganej twardości i ciągłiwości. Przy konieczności zachowania wysokiej twardości temperatura odpuszezania nie może przekroczyć 150-160 C (62 HRC).

Podsiawowymi dodatkami stopowymi są chrom, wolfram i wanad, a także molibden, nadające stali większą hartowność, odporność na odpuszczanie, dobre wł. Wytrzymałościowe, oraz szczególnie dużą odporność na ścieranie przez tworzenie węglików stopowych o wysokiej twardości i dużej dyspersji. Podział ze względu na zaw. %C:

1. Stale wysokowęglowe od~7,5-2,1 %C, stosowane do wyrobu narzędzi skrawających.

2. Stale średniowęglowe o 0,4-0,~ %C na narzędzia do przeróbki plastycznej, które muszą wykazywać zmększoną ciągliwość i odporność na obciążenia dynamiczne. - stale stopowe do pracy na gorąco.

Stale do pracy na gorąco stosuje się do wytwarzania narzędzi do przeróbki plastycznej materiałów uprzednio nagrzanych do wyższych temperatur. Muszą one wykazywać wysoką wytrzymałość i twardość w wyższych temp. dobrą cia"gliwość, stabilność struktury, oraz odporność na ścieranie oraz odporność na zmęcz~nia cieplne prowadzące do pęknięć ogniowych. Pęknięcia takie powstają w wyniku wielokrotnego nagrzewania i chłodzenia wierzchniej warstwy naszędzi, wvtwarzając z biegiem czasu na ich siatkę na ich powierzchni. Zjawisko zmęczenia cieplnego jest waśnie główną przyczyną zużw_ vania się narzędzi do pracy na gorąco.

Stale do pracy na gorąco mają niską zaw. Węgla ( 0,25-0,60 °óC), a ponadto zawierają molibden, wanad, chrom molibden, wołfram i inne. Obróbka cieplna polega na hartowaniu z następnym odpuszczaniem. Temp. odpuszczania powinna być ok.l00C wyższa od temp. do której nagrzewają się w czasie pracy narzędzia.

Stosowane na matryce i kowadła do młotów . Stosunkowe krótki czas kontaktu narzędzia z obrabianym materiałem powoduje że odporność na odpuszczające działanie ciepła ma w tym przypadku tej stali mniejsze znaczenie. Wc_ t2a~=3na duża twardośe z jednocześnie dużą cia~liwością. - stale szybkotnące.

Są podstawowym materiałem na narzędzia skrawające, przy czym nanva ich oznacza , że narzędzia z nich wykonywane nadają się do skrawania z dużvmi prędkościami. Narzędzia te ulegają nagrzaniu w czasie pracy, przy czym im większe są parametry skrawania , a zvvłaszcza szybkość skrawania, tym wyższa jest temperariira nagrzania ostrza. Wymagana jest dW a twardość nie tylko na zimno, ale i w podwyższonych temperaturach . Praca nawet przy 5~0-600C. Następuje to przy odpowiedniej obróbce cieplnej , składowi chemicznemu­twarda, nie mięknąca pod wpływem odpuszczania osnowa w której umieszczone są twarde węgliki stopowe.

93.Podział stali stopowych specjalnych.

a) odporne na ścieranie,

b) nierdzewne i kwasoodporne,

c) żarowytrzymałe i żaroodporne,

d) o dużym oporze elektrycznym,

e) o określonej wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej, o szczególnych właściwościach magnetycznych,

94.Stale odporne na ścieranie.

Materiałem o dużej odporności na ścieranie jest stal manganowa 11G12 (stal Hadfielda) zawierająca 1-1,3%C ill-14% manganu. Stosunek ilości węgla do manganu powinien wynosić 1:10 , gdyż tylko dostateczna ilość węgla warunkuje stałość struktury austenitycznej. Iska granica sprężystości (Re=400 MPa) i plastyczności (2IOHB) przy wysokiej wytrzymałości (Rm=1050 MPa) i bardzo dobrych wł. Plastycznych (A=~0%, Z=60%, KCU=300J/cm2).

Duża odporność na ścieranie przy dobrej udarności w przeciwieństwie do zahartowanych stali, które odznaczają się również dużą odpornością na ścieranie , ale są kruche. Tę dużą odporność na ścieranie th~maczy się, tym iż stal ta mając niską granice . piastyczności, łatwo się umacnia w czasie odkształcania ,w stopniu znacznie większym niż inne stale konstmlccyjne, ponadto austenit w warstwie powierzchniowej pod wpływem nacisku ulega przemianie w martenzyt.

Stosowana na krzyżownice rozjazdów kolejowych , szczęk łamaczy, gąsienic pojazdów.

95.Stale odporne na korozję i kwasoodporne.

l. Korozja elektrochemiczna zachodzi w cieczach , zwykle w roztworach wodnych , na skutek przepływu prądu elektrycznego z jednej części materiału do drugiej za pośrednictwem eiektrolitu, np.: rozpuszczanie się metali w kwasach.

3. Korozja chemiczna jest zachodzi pod wpływem działania suchych gazów w wysokich temperaturach. Stale węglowe i niskostopowe nie są odporne na korozję , ale przez wprowadzenie do nich niektórych dodatków stopowych można zwiększyć ich odporność na korozję i otrzymać stopy nie ulegające korozji w określonych środowiskach. Stale te zrvane są stalami nierdzewnymi i kwasoodpornymi.

Stale nierdzewne są odporne na korozję atmosferyczną i wodną, a stale kwasoodporne nie ulegają działaniu większości środowisk żelaza do pasywacji.

Czynniki wpływające na odporność na korozję:

1. Skład chemiczny, a zwłaszcza zaw. Chromu, niklu, węgla, molibdenu, miedzi, manganu, azotu, tytanu, niobu i tantalu.

2. Strukriiry.

3. Stanu powierzchni. Stale krvasoodporne (nierdzewne i kwasoodporne) ujęte są w PN. Ze względu na skład chemiczny :

a) chromowe,

b) chromowo- niklowe,

c) chromowo - niklowo - manganowe,

96.Zjawisko korozji międzykrystalicznej.

Zachodzi wówczas gdy ośrodek aktywny atakuje granice ziaren bez naruszenia ich wnętrza. Tego rodzaju korozja rozprzestrzenia się w głąb metalu po granicach ziaren , co powoduje namszenie spójności metalu.

Zapobieganie: l. zastosowanie materiałów odpornych na korozję. 2. Powłoki ochronne.

3. Ochrona protektorowa.

4. Uswvanie agresyvnych składników z ośrodka lub stosowanie inhibitorów zmniejszających szybkość korozji.

97.Żaroodporność .

Odporność stali na utleniające działanie gazów w temp. »0 C, tj powyżej tecnp. czerwonego żan~. Stal węglowa w podwyższonych temp. w atmosferze utleniającej utlenia się, przy czym szybkość utlenianie silnie wzrasta wraz ze wzrostem temp.

Abv zwiększyć żaroodporność stali wprowadza się do niej chrom, krzem, oraz aluminium. Żaroodporność stali zależy od jej składu chemicznego , a nie od strukriiry i z tego względu nie ma zasadniczej różnicy pomiędzy staiami ferrytvcznymi(chromowymi) i austenitycznymi (chromowo - niklowymi) Podzial:

1. chromowo - aluminiowe, 2. chromowo - krzemowe, 3. chromowo - niklowe,

98.Żarowytrzymałość.

Jest to zdolność do przenoszenia obciążeń w wysokich temperaturach. Wy-trzymałość materiału załeży od temperahiry i czasu. Pod wpływem obciążeń w podwyższonych temp. elementy metalowe przed rozerwaniem stopniowo się odkształcają. Jest to zjawisko pełzania. Podział:

1. Stale ferrytyczne i ferrytyczno - perlityczne.

Do budowy kotłów i wysokoprężnych oraz innych mządzeń podłegających długotrwałym obciążeniom w niezbyrt wysokich , nie przekraczających 500-550C.

2. Austenityczne.

Na łopatki h~rbin gazowych , części silników odrzutowych pracujących w 500- 650C. Mają one wysoką zawartość chromu i niklu ,także inne dodatki stopowe.

3. Stopy specjalne.

Łopatki nowoczesnych turbin i silników odrzutowych dla 700-900C:

a) stopy na osnowie żelaza z chromem i niklem,

b) złożone stopy chrom - nikiel - kobalt - żelazo.

c) Stopy na osnowie kobaltu,

d) Stopy na osnowie niklu,

101.Co to jest duraluminium.

Stopy o dużej wytrzymałości (duralumin, dural). Zwierają one trzy zasadnicze dodatki stopowe: 3-5,5°ó miedzi, 0,5-2% magnezu i dol% manganu. Z uwagi na swoje właściwości są one pod różnymi nazvvami produkowane we wsrystkich prawie krajach. Wadą jest jego mała odpomość na korozję. Najbardziej rozpowszechnioną metodą ochrony jest platerowanie duraluminium czystym aluminium.

102.Mosiądze.

Stopy miedzi z cynkiem. Zawartość cynku nie przekracza 45%, gdyż stopy o większej zawartości cynku są bardzo kruche.

Podział i zastosowanie: -

Przerabialne plastycznie na zimno.

StmkriUa roztwoni stałego "alfa". Są one dostarczane w postaci odkuwek , prętów, blach, rur, taśm i różnego rodzaju kształtowników.

Odlewnicze.

Na odlewy stosuje się zwykle mosiądze dwufazowe o stmkturze alfa + beta' (wg PN). Dobra odporność na korozję i ścieranie, stosowane do wyTObu części maszyn ,armatury, wodnej, parowej pracującej w temp. do 200C

. Wysokoniklowe (nowe srebra).

Nakrycia stołowe, odznaki, części sprężymujące, aparaty pomiarowe w przemyśle elektrochemicznym , architekturze, urządzeniach sanitarnych .

103.Brązy

Stopy miedzi z dodatkiem stopowym (cyna, nikiel, ołów, mangan, krzem lub beryl).

Podział i zastosowanie:

1. Brązy cynowe.

Odlewy , a także jako materia przerobiony plastycznie. Dzvvony i wyTOby artystyczne. Zawartość cvny w technicznie stosowanych brązach do 16-20°-ó. Podział ze względu na stnikturę:

- Jednofazowe, dol0% cyny.:

- dwufazowe, pow. 10°ró cyny.

- przerabiane plastycznie.

Blachy dnoy do wyTObu siatek , sprężyn i elementów pomiarowo - kontrolnych. - Odlewnicze.

Odlew ·y o skomplikowanym kształcie., odlewv artystyczne. Podział brązów odlewniczych:

- Maszvnowe.

- Armaturowe - armatura wodna, i parowa, oraz na części pomp pracujących w niezbyt agresy~.vnych chemicznie środowiskach.

- Łożyskowe -- łożyska pracujące przy mniejszych naciskach, lecz większych prędkościach obwodowych.

2. aluminiowe - stopy miedzi i aluminium, Podział ze wzg. na stnikturę:

- jednofazowe

- dwufazowe (faza z eutektoidem )

104.Materiały i stopy stosowane na łożyska ślizgowe.

1 Stopy łożyskowe słóżą do wyrobu i wylewania panewek w tożyskach

ślizgowych. Powinny mieć właściwości:

1. Współczynnik tarcia pow. wałi - materiał panewki maly

2. Małe zużywanie części.

3. Materiał panewki powinien wytrzymywać duże naciski jednostkowe.

4. Panewka miększa od czopa.

5. Materiał panewki powinien być plastyczny, aby mógł dotrzeć do nierówności czopa

6. Materiał panewki powinien nie być za miękki aby się nie przycepiał na pow. czopa.

7. Panewka powinna mieć niewielkie szczeliny włoskowata dla lepszego smarowania.

1. żeliwo perlityczne nie do silników wysokoobrotowych.

b)łatwo topliwe stopy.

1-Cynowo-antymonowo-miedziowe,

2-cynowo-ołowiowo-antymonowe,

3-ołowiu z metalami ziem żatkich

---