Zagadnienia do egzaminu z Materiałoznawstwa II. ZIP, studia niestacjonarne.
Fazy układu żelazo-cementyt. Definicje, komórki elementarne, zawartość węgla.
Ferryt - roztwór międzywęzłowy węgla w żelazie α (sieć regularna przestrzennie centrowana)
Komórka elementarna żelaza α (A2). Krzyżykami zaznaczono luki, w których mogą lokować się atomy C. Obok pokazano wielkość luki
Austenit - roztwór międzywęzłowy węgla w żelazie γ (sieć regularna ściennie centrowana).
Komórka elementarna żelaza γ (A1). Krzyżykami zaznaczono luki, w których mogą lokować się atomy C. Obok pokazano wielkość luki.
Cementyt - związek międzymetaliczny żelaza i węgla (węglik żelaza Fe3C), wagowo zawiera 6,67 % C. Komórka elementarna cementytu jest złożoną komórką rombową.
Przemiany fazowe na wykresie żelazo-cementyt. Rodzaj, temperatura i zawartość węgla, równanie przemiany.
Mikrostruktury układu żelazo-cementyt w temperaturze otoczenia (w zależności od zawartości węgla).
<0,0218%C Ferryt i cementyt
0,0218-0,77%C Ferryt i perlit
0,77-2,11%C Perlit i cementyt
2,11-4,3%C Perlit i ledeburyt przemieniony i cementyt
>4,3%C Ledeburyt przemieniony i cementyt
Żeliwo białe. Definicja, mikrostruktura, właściwości, zastosowania.
Mikrostruktura- perlit, ledeburyt przemieniony, cementyt, steadyt
Właściwości- duża twardość, kruchość, zła skrawalność
Zastosowanie- służy do wytwarzania żeliwa ciągliwego, walce hutnicze, bębny młynów
Podstawowe kształty grafitu w żeliwach. Sposoby otrzymywania poszczególnych kształtów grafitu.
Niemodyfikowane-- z ostro zakończonymi, wydłużonymi płatami grafitu
Modyfikowane-- ze stępionymi krótkimi płatami grafitu
Podwójnie modyfikowane, sferoidalne-- z grafitem kulkowym
Ciągliwe-- z kłaczkowymi wydzieleniami grafitu
Wpływ grafitu na właściwości żeliw (w zależności od kształtu).
Martenzyt. Definicja, komórka elementarna, budowa ziarnowa, właściwości.
Martenzyt - jest powstałym dzięki bezdyfuzyjnej przemianie austenitu przesyconym roztworem węgla w żelazie α o strukturze krystalicznej tetragonalnej
Właściwości-- jest strukturą stali o największej twardości, ale jest także bardzo kruchy
Komórka elementarna—RSC i RPC żelaza, w strukturze austenitu komórka tetragonalna, deformacja Baina
Budowa ziarnowa—listwowa, płytkowa
Przebieg hartowania stali. Zmiany struktury podczas kolejnych etapów hartowania.
Zakresy temperatur hartowania stali niestopowych podeutektoidalnych i zaeutektoidalnych. Wady wynikające z nieprawidłowych temperatur hartowania.
Bainit, rodzaje bainitu, budowa i właściwości.
Bainit— jest mieszaniną przesyconego ferrytu i węglików
Rodzaje bainitu— banit górny(powstaje w temp. 550-400*C, składa się z listew ferrytu ok. 0,5 um miedzy nimi znajduje się cementyt) i banit dolny(powstaje w temp. poniżej 400*C, wzrost cząstek węglików zachodzi we wnętrzu płytek ferrytu banitycznego
Co to jest hartowność stali? Co jest miarą hartowności? Sposoby wyznaczania hartowności.
Hartowność-- jest to zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej.
Miarą hartowności-- jest grubość warstwy zahartowanej do głębokości gdzie w mikrostrukturze istnieje 50% martenzytu i 50% struktur innych.
Hartowność stali określa się-- za pomocą średnic krytycznych, które wyznacza się metodami doświadczalnymi, doświadczalno - wykreślnymi lub obliczeniowymi.
Odpuszczanie stali, rodzaje odpuszczania. Zmiany struktury i właściwości stali podczas odpuszczania.
Odpuszczanie stali-- Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.
Odpuszczanie niskie— (w temp. Do 250'C) Struktura martenzytu odpuszczenia, maleją naprężenia własne, zabieg ten nazywa się często odprężaniem.
Odpuszczanie średnie— (w temp. 350-450'C) Struktura troostytu odpuszczenia, który charakteryzuje się wysoką granicą sprężystości i wytrzymałości przy dostatecznej plastyczności.
Odpuszczanie wysokie— (pomiędzy temp. 500'C i Acl) Struktura sorbitu odpuszczenia, Celem takiego odpuszczania jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości i sprężystości materiału z
jednoczesnym zachowaniem znacznej twardości i dostatecznej odporności na uderzenia.
Nawęglanie stali: ośrodki nawęglające, stale do nawęglania, obróbka cieplna po nawęglaniu, struktury przed i po nawęglaniu.
Nawęglanie- zabieg cieplny polegający na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej obrabianego materiału.
Nawęglaniu poddaje się stale niskowęglowe-(do 0,25% zawartości węgla), by zmodyfikować własności warstwy wierzchniej materiału w dalszych fazach obróbki np. zwiększyć jej twardość, a co za tym idzie odporność na ścieranie,
Struktura warstwy nawęglonej--Struktura warstwy nawęglonej Najsilniej nawęglona warstwa zewnętrzna o strukturze odpowiadającej stali nadeutektoidalnej składa się z cementytu siatkowego na tle perlitu; pod nią występuje warstwa perlityczna, a następnie strefa perlityczno-ferrytyczna, przy czym im bliżej rdzenia, tym więcej jest ferrytu, a mniej perlitu;
Wpływ dodatków stopowych na hartowność stali i na kształt wykresów CTP.
Wpływ dodatków stopowych na hartowność— wszystkie oprócz kobaltu, przesuwają w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, a przez to zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu. Zmniejszają też położenie temperatur początku i końca przemiany martenzytycznej.
Kształt wykresów CTP-- pierwiastki stopowe oprócz kobaltu, przesuwając w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu, a tym samym zmniejszają hartowność stali.
Wpływ dodatków stopowych na proces odpuszczania stali. Zjawisko twardości wtórnej.
Stale do ulepszania cieplnego niestopowe i stopowe, dodatki stopowe, obróbka cieplna, właściwości.
Struktury stali odpornych na korozję, zawartości węgla, dodatki stopowe, właściwości.
Stale ferrytyczne-- Zawartość węgla ograniczona jest do 0,08 %. Duża podatność na odkształcenia plastyczne, dobra odporność na korozje ogólną i wżerową. Zawierają do 30 % Cr; 1,6 % Ni;
Stale martenzytyczne-- Zawartość węgla od 0,08 % do ponad 1 %. Duża twardość i odporność na ścieranie. Zawierają do 19 % Cr; 2,5-2,5 % Ni.
Stale austenityczne-- Stale zawierające ponad 0,03 % C są podatne na korozję międzykrystaliczną. Zawierają od 17-25% Cr; około 4% Ni i 0,2% N.
Stale ferrytyczno-austenityczne— zawartość węgla ponad 0,03%. Znacznie większa odporność na korozje naprężeniową i wżerową, dobra spawalność i obrabialność mechaniczna. Zawierają 22-26% Cr; 3,5-8% Ni.
Stale umacniane wydzieleniowo— ma duży wskaźnik wytrzymałościowy.
Korozja międzykrystaliczna w stalach austenitycznych i jej zapobieganie.
Korozja międzykrystaliczna— powoduje całkowity zanik spójności między ziarnami oraz gwałtowne zmniejszenie właściwości mechanicznych.
Zapobieganie-- Ponowne przesycenie stali po spawaniu. Dodanie do stali pierwiastków tworzących bardzo trwałe węgliki, które nie rozpuszczają się w austenicie w temp przesycenia. Zmniejszenie zawartości węgla do wartości granicznej rozpuszczalności węgla w temp. otoczenia. Przez udział w strukturze austenitu 10-20% objętości ferrytu.
Żaroodporność i żarowytrzymałość stali. Dodatki stopowe poprawiające te właściwości.
Żaroodporność to odporność stali na działanie gazów utleniających w wysokich temperaturach >550°C.
Żarowytrzymałość to odporność na odkształcenia (czyli na pełzanie) w wysokich temperaturach >550°C.
Cechy te uzyskuje się poprzez wysokie zawartości dodatków stopowych w stali: chromu 5% - 30%, niklu 4% - 30% oraz znaczne ilości molibdenu 0.5% do 1.0% a także wolframu do 2%. Stale te (żaroodporne i żarowytrzymałe) należą w większości do klasy stali nierdzewnych. Górna granica żaroodporności wynosi 800°C do 1150°C, w zależności od składu stali.
Temperatura przejścia plastyczno-kruchego w stalach. Wpływ struktury i dodatków stopowych na przejście plastyczno-kruche. Stale do pracy w obniżonych temperaturach.
Stale narzędziowe niestopowe, obróbka cieplna, właściwości.
Stal narzędziowa niestopowa - stal narzędziowa, która nie posiada większej ilości dodatków stopowych oprócz węgla, którego zawartość mieści się w granicach 0.5% - 1.3%. Innymi cechami odróżniającymi stale węglowe narzędziowe od stali konstrukcyjnej jest zmniejszona zawartość manganu i drobnoziarnistość. Stosowane na narzędzia pracujące w temperaturze ok. 200'C.
Obróbka cieplna tej grupy stali polega na hartowaniu i odpuszczaniu w takich temperaturach, aby otrzymać strukturę martenzytu odpuszczania. Hartuje się w temperaturze 760-800'C a odpuszcza w 180-300'C.
Stale narzędziowe stopowe. Podział wg zastosowań, zawartości węgla, dodatki stopowe, obróbka cieplna, właściwości.
Stale narzędziowe do pracy na zimno - dobra hartowność, odporność na ścieranie, ciągliwość. Zawieraja tyle samo węgla co stale narzędziowe niestopowe: 0,55-1,22%C. Dodatki: chrom, mangan, wolfram, molibden, wanad i krzem. Obróbka cieplna tej grupy stali polega na hartowaniu i odpuszczaniu w takich temperaturach, aby otrzymać strukturę martenzytu odpuszczania. Hartuje się w temperaturze 760-800'C a odpuszcza w 180-300'C w oleju.
Stale narzędziowe do pracy na gorąco - są narażone na bardzo wysokie temperatury podczas pracy, mają zachować swoje właściwości do temperatury 600'C. Zawierają takie dodatki jak: mangan, krzem, chrom, nikiel, molibden, wanad i wolfram. Zawartość węgla: 0,25-0,6%C. Podaje się obróbce cieplnej skąłdającej się z hartowania i odpuszczania.
Stale szybkotnące - używana do wytwarzania narzędzi do obróbki skrawaniem przy dużych prędkościach skrawania, wymaga się od nich zachowania kształtu i twardości do temperatury +600'C Dodatkami są: chrom, wolfram, molibden, krzem i kobalt. Zawartość węgla: 0,75-1,45%C. Podaje się je hartowaniu i odpuszczaniu (dwu- a nawet trzykrotnym).
Odlewnicze stopy miedzi, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości.
Stopy miedzi do obróbki plastycznej, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości, obróbka cieplna brązów aluminiowych i berylowych.
Odlewnicze stopy aluminium, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości. Modyfikacja siluminów.
Al-Si stop z krzemem - dobra odporność na ścieranie, dobre właściwości odlewnicze
Al-Cu stop z miedzią - skłonność do pękania, są obrabialne cieplnie
Al-Mg stop z magnezem - odporne na korozję, dobrze obrabialne, słabe właściwości odlewnicze
Al-Zn stop z cyną - mała wytrzymałość w wysokich temperaturach, odporne na korozję, dobra spawalność
Modyfikacja siluminów - Siluminy podeutektyczne i eutektyczne modyfikuje się fluorkiem sodu nie przekraczającym 0,1%, a siluminy nadeutektyczne fosforem. Celem modyfikacji jest poprawienie właściwości siluminów.
Stopy aluminium do obróbki plastycznej, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości, obróbka cieplna durali.
- stopy obrabialne cieplnie
- stopy nie obrabialne cieplnie
Durale zawierające cynk są najbardziej wytrzymałymi stopami aluminium, wykazują jednak
mniejszą podatność na obróbkę plastyczną i nieco obniżoną odporność na korozję naprężeniową.
Obróbka cieplna - Wynika z tego, że podstawowym warunkiem tej obróbki cieplnej, zwanej utwardzaniem wydzieleniowym jest zmienna rozpuszczalność składników stopowych w aluminium, wzrastająca w
miarę wzrostu temperatury aż do temperatury eutektycznej lub eutektoidalnej
Metody doboru materiałów.