Omówić budowę atomu, co to jest masa atomowa?
Atom to najmniejsza, niepodzielna cząstka danej substancji. Wszystkie atomy złożone są z dużego jądra i okrążającej je chmury elektronowej. Jądro ma ładunek dodatni i skupia w sobie większość masy całego układu. Elektrony są dużo mniejsze od protonów i neutronów (składników jądra) i posiadają sumaryczny ładunek elektryczny ujemny. Właściwości substancji, jaką budują atomy danego pierwiastka, zależne są w dużej mierze od liczby protonów w jądrze atomowym. Atom jest elektrycznie obojętny. Masa atomowa, liczba określająca, ile razy masa średniego atomu danego pierwiastka jest większa od pewnej masy wzorcowej: jako masę wzorcową przyjmuje się 1/12 masy atomu izotopu 12C (tzw. skala węglowa)
Omówić budowę układu okresowego pierwiastków.
Współczesny układ okresowy pierwiastków składa się z grup i okresów. Pierwszy okres to tylko 2 pierwiastki: He i H. Drugi i trzeci okresy zawierają po 8 pierwiastków. W czwartym i piątym okresach znajdują się po 18 pierwiastków. Okres szósty zawiera 32 pierwiastki. W siódmym okresie pierwiastków wciąż przybywa. Tylko osiem pierwiastków z okresu siódmego: Każdy okres rozpoczyna się bardzo aktywnym metalem, a kończy się typowym niemetalem - gazem szlachetnym. Układ okresowy pierwiastków można podzielić na trzy zasadnicze grupy. W pierwszej, głównej grupie znajdują się metale, jak np. magnez, oraz niemetale, jak np. chlor. W drugiej są metale przejściowe, do których należą żelazo i złoto. Trzecia grupa składa się z lantanowców, zwanych ziemiami rzadkimi, i z aktynowców.
Co to są metale przejściowe?
Metale przejściowe to grupa pierwiastków chemicznych odpowiadająca blokowi d (Są to pierwiastki, których elektrony o najwyższej energii znajdują się na orbitalu d (w stanie podstawowym). Do bloku tego należą pierwiastki od III do XII grupy układu okresowego. Wszystkie pierwiastki bloku d mają tendencję do tworzenia kationów, dobrze przewodzą ciepło i elektryczność, są ciągliwe i tworzą stopy, są zatem wszystkie metalami. Mają one także zmienną wartościowość.) w okresowym układzie pierwiastków. Pierwiastków tych jest 40.
Co to są elektrony walencyjne?
Elektron walencyjny - elektrony znajdujące się na ostatniej, najbardziej zewnętrznej powłoce atomów, która nazywana jest powłoką walencyjną. Liczba oraz poziomy energetyczne elektronów walencyjnych decydują w dużym stopniu o właściwościach atomów a tym samym i pierwiastków chemicznych.
Wymienić i krótko omówić wiązania atomowe.
Wiązania jonowe - elektrostatyczne przyciąganie jonów odmiennego znaku przez wymianę elektronów, liczba kordynacyjna - liczba najbliższych atomu lub jonów w krysztale, dla struktury krystalicznej NaCI lk=6, w kryształach jonowych zależy ona od r/R i zmienia się ona od 2 do 12. Kryształy zwane jonowymi cechuje duża wytrzymałość i twardość oraz wysoka Tt, wykazują tendencje do łupliwości wzdłuż określonych płaszczyzn
Wiązania kowalencyjne, atomowe - tworzenie par elektronów należących do dwu atomów, liczba par 8 - N. Są bardzo silne, Kryształy są bardzo trwałe wykazują wysoką Tt i dużą Rm, nie przewodzą prądu elektrycznego lub mają własności pół przewodnikowe
Wiązania metaliczne - chmura swobodnych elektronów - gaz elektronowy, stanowiący lepiszcze wiążące jony na zasadzie elektrostatycznego przyciągania, cechuje je stosunkowa duża energia, są bezkierunkowe
Wiązania wtóne - wiązania te są 103-104 razy słabsze w porównaniu z atomowymi, powodują skraplanie gazów szlachetnych, występują często obok wiązań atomowych, np.: między łańcuchami polimerów. Wyróżniamy dipole chwilowe i trwałe.
Scharakteryzować wiązanie metaliczne.
Wiązanie metaliczne - ogólna nazwa dla wszelkich wiązań chemicznych występujących bezpośrednio między atomami metali. Wiązania między atomami metalu, jeśli występują w izolowanej formie (np. w związkach metaloorganicznych) są w zasadzie typowymi wiązaniami kowalencyjnymi, wyróżniają się jednak w stosunku do analogicznych wiązań między niemetalami dwiema istotnymi cechami: ulegają one łatwiejszej polaryzacji, nawet jeśli formalnie są wiązaniami pojedynczymi, ze względu na występowanie w metalach dużej liczby walencyjnych orbitali d zachodzi zjawisko ich nakładania się, co powoduje że wiązania te nabierają często charakteru częściowo wielokrotnego.
Podać główne cechy metali.
Duża sztywność,
Ciągliwość, (zdolność do odkształceń stałych)
Odporność na obciążenia dynamiczne
Dobre przewodnictwo cieplne
Dobre przewodnictwo elektryczne
Połysk metaliczny wypolerowanej powierzchni
Czyste metale mają niską wytrzymałość, natomiast stopy mogą mieć bardzo wysoką. Wysoka wytrzymałość i bardzo dobra ciągliwość stopu, powoduje ze stopy są szeroko wykorzystywane do budowy maszyn, urządzeń i konstrukcji przenoszących znaczne obciążenia.
Wadą metali jest ich mała odporność chemiczna i łatwość korozji
Omówić elementarne komórki sieci krystalicznych (A l, A2, A3 i tetragonalną).
struktura Al (struktura typu miedzi) - to struktura regularna płasko centrowana z liczbą koordynacyjną 12. Strukturę tego typu wykazują metale Cu, Ag, Au, Ca, Sr, Pd, Ir, Sr, Pt, y- Fe, β-Co, β -Ni i β -Rh.
struktura A2 (struktura typu wolframu) - to struktura regularna przestrzennie centrowana z liczb koordynacyjną 8. Taką strukturę wykazują metale alkaliczne, V, Nb, Ta, Mo, α-Fe i α-W
struktura A3 (struktura typu magnezu) - dotyczy metali Mg, Zn, Cd, Ti, Zr, i α -Co
Układ tetragonalny
komórka elementarna - prostopadłościan o podstawie kwadratowej
dwa rodzaje sieci: prosta i centrowana przestrzennie
Omówić wpływ budowy krystalicznej na własności metali.
W najmniejszej mikroskopowej skali. W opisie struktury uwzględnia się orientację i wielkość ziaren oraz kształt, rodzaj faz (w materiałach wielofazowych), wzajemne położenie ich ziaren, udział objętościowy ziaren, a także rozmieszczenie zanieczyszczeń i ewentualne wady materiałów, takie jak: pęknięcia, pory, wtrącenia niemetaliczne oraz ich rozmieszczenie. Bardzo ważna jest także ocena jednolitości struktury: jednorodnej wielkości ziarna, ewentualnej segregacji fez (w strukturach wielofazowych), w końcu braku lub obecności usterek materiałowych. Przytoczone cechy wchodzą w skład tzw. rnil^ostniktury materiału. Mikrostrukturę możemy obserwować na wyznaczonych powierzchniach albo przekrojach próbek, używając mikroskopu świetlnego - rriilaostruktura lub okiem nieuzbrojonym - makrostruktura. W specyficznych przypadkach struktur wysoce drobnodyspersyjnych można skorzystać z elektronowego mikroskopu prześwietleniowego i techniki replik. Uprzywilejowaną statystycznie orientację ziaren można określić poprzez metodę dyfrakcji rentgenowskiej.
Co to jest anizotropia i izotropia własności?
Anizotropia {an~ 'nie'; gr. isos 'równy, jednakowy'; gr. trópos 'zwrot, obrót') -wykazywanie odmiennych właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku przyłożenia siły. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana. Izotropia (izotropowość) (gi\ isos 'równy, jednakowy'; trópos 'zwrot, obrót') to brak różnic właściwości fizycznych materiałów, takich jak np: rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne czy współczynnik załamania światła, niezależnie od tego w jakim kierunku są one mierzone.
Omówić zależność między wytrzymałością metalu a liczbą defektów jego sieci krystalicznej.
Wytrzymałość materiałów - dziedzina wiedzy inżymerskiej, cześć inżynierii mechanicznej zajmująca się opisem zjawisk zachodzących w materiałach konstrukcyjnych i konstrukcjach poddanych zewnętrznym obciążeniom. W ogólnym przypadku wytrzymałość zajmuje się obserwowaniem zachowania się ciała poddanego siłom zewnętrznym pod kątem odpowiadającym im (wywołanych przez nie) sił wewnętrznych i odpowiadających im naprężeń oraz wywołanych przez nie odkształceń. Jak jednak stwierdzono doświadczalnie, rzeczywiste wartości zarówno naprężeń rozrywających, jak i odkształceń sprężystych, są 100-1000 razy mniejsze od teoretycznych. Ta rozbieżność między obliczeniami teoretycznymi a wynikami pomiarów wielu własności metali nasunęła wniosek, potwierdzony następnie doświadczalnie, że struktura rzeczywistych kryształów nie jest doskonała i zawiera pewne wady, wywołujące określone nieprawidłowości budowy i wpływające na ich własności. Stwierdzono również, że niektóre własności metali (np. gęstość, ciepło właściwe, współczynnik rozszerzalności cieplnej) nie są wrażliwe na strukturę i nie zmieniają się ani na skutek nieprawidłowej struktury sieciowej pojedynczego kryształu, ani na skutek obecności w nim domieszek obcych atomów, a wprzypadku budowy wielokrystalicznej nie zależą od wielkości ziarn.
Co to są kryształy włoskowe?
Kryształach włoskowych (z angielskiego zwanych także wiskersami), o strukturze krystalicznej zbliżonej do doskonalej. Włoskowe kryształy żelaza wykazują wytrzymałość na rozciąganie około 1330 MPa, miedzi - około 3000 MPa, cynku -około 2250 MPa, podczas gdy wytrzymałość na rozciąganie tych samych metali uzyskanych zwykłymi metodami (a więc zawierających defekty sieciowe) wynosi odpowiednio około 300, 220 i 180 MPa. Kryształy włoskowe nie wykazują poślizgów, zrywają się bez widocznego odkształcenia plastycznego. Jednak ich małe rozmiary (średnica kilku mikrometrów, długość do kilkunastu milimetrów) uniemożliwiają w obecnej chwili praktyczne wykorzystanie w technice.
Omówić wpływ ilości dyslokacji na własności metali i stopów.
Odkrycie dyslokacji umożliwiło wyjaśnienie dwojakiego wpływu defektów sieci
krystalicznej na wytrzymałość kryształu .
Z jednej strony defekty sieci krystalicznej osłabiają kryształ, a odkształcenie plastyczne jest wynikiem przemieszczania się w nim dyslokacji bądź już istniejących, bądź powstających podczas odkształcania (czemu sprzyjają niektóre inne defekty sieciowe). Z drugiej jednak strony wiadomo, że wytrzymałość pojedynczych kryształów jest mniejsza niż materiałów polikrystalicznych, ponieważ zaburzenia budowy sieciowej na granicach ziarn umacniają metal. Wiadomo też, że kryształy zawierające dużą liczbę defektów są bardziej wytrzymałe od kryształów z małą liczbą defektów. Dziej e się tak dlatego, że w przypadku dużej liczby defektów sieciowych ruch dyslokacji jest hamowany na skutek wzajemnego przecinania się dyslokacji (powstają dyslokacje nie tylko równolegle do siebie, ale również umiejscowione w różnych płaszczyznach i o różnych kierunkach), ich grupowania się, a także obecności przeszkód w postaci innych defektów sieciowych, np. obcych atomów. Wynika z tego, że wytrzymałość rzeczywista metali zmniejsza się wraz ze zwiększaniemliczby (gęstości) dyslokacji i innych defektów sieciowych, tylko do pewnej granicy i poosiągnięciu rmnimalnej wartości, przy tzw. krytycznej gęstości dyslokacji zaczyna ponowniewzrastać.
Co to jest stopień przechłodzenia ciekłego metalu?
Proces przejścia ze stanu ciekłego w stan stały, w czasie którego następuje krzepnięcie ciekłego metalu w postaci kryształów, nosi nazwę krystalizacji. Aby krystalizacja mogła się rozpocząć, procesowi temu musi towarzyszyć zmniejszenie się energii swobodnej układu. Jest to możliwe wówczas, gdy temperatura ciekłego metali spadnie nieco poniżej temperatury krystalizacji (Ts) tj. temperatury równowagi faz; ciekłej i stałej. Temperaturę, w której praktycznie zaczyna się krystalizacja, nazywamy rzeczywistą temperaturą krystalizacji (T»). Natomiast różnicę między teoretyczną a rzeczywistą temperaturą krystalizacji nazywamy stopniem przechłodzenia (p).
Omówić zarodkowanie homogeniczne i heterogeniczne w procesie krystalizacji.
W przypadku zarodkowania homogenicznego, zarodkami krystalizacji są grupy atomów fazy ciekłej, stanowiące zespoły bliskiego uporządkowania. Muszą one osiągnąć wielkość krytyczną, co na ogół wymaga dużych przechłodzeń. W ciekłych metalach na ogół występują zbyt małe przechłodzenia (ok. 1°C), aby możliwe było zarodkowanie homogeniczne. Jedynie metal rozdrobniony na bardzo małe krople można silnie przechłodzić nawet o 300°C, dzięki czemu w pojedynczych kroplach występują warunki umożliwiające zarodkowanie homogeniczne. W czystych metalach zarodki i ciecz mająjednakowy skład chemiczny, natomiast w stopach zagadnienie staje się bardziej złożone, ponieważ z warunków równowagi w danej temperaturze wynika, że zarodki i roztwór ciekły różnią się znacznie składem.
W przypadku zarodkowania heterogenicznego, powstawanie zarodków następuje na powierzchniach fazy stałej stykającej się z cieczą. Zarodkowanie następuje na powierzchniach ścian naczynia, na drobnych cząstkach stałych zawieszonych w cieczy, jak wtrącenia niemetaliczne, nierozpuszczone zanieczyszczenia itp. Zarodkowanie może następować również na warstewce stałych tlenków znajdującej się na powierzchni ciekłego metalu. W takich warunkach krystalizacja przebiega przy znacznie mniejszym przechłodzeniu niż w przypadku zarodkowania homogenicznego.
Co to są dendryty?
Kryształ wzrasta w innym miejscu dostatecznego przechłodzenia, np. od punktu C do D, aż do zaniku przechłodzenia wydzielającym się ciepłem krzepnięcia. Warunki takie sprzyjają tzw. wzrostowi dendrytycznemu, czyli tworzeniu się rozgałęzionych kryształów {dendron po grecku oznacza drzewo). Rozrastający się i w ten sposób kryształ nazywa się dendrytem. W przypadku metali o sieci sześciennej kierunki wzrostu kryształów są takie, że gałęzie dendrytów są do siebie prostopadłe.
Jaka jest struktura wlewka stalowego?
Schemat struktury takiego wlewka jest przedstawiony na rys. 2.29. Rozróżnić w nim można trzy główne strefy: strefę kryształów zamrożonych, strefę kryształów słupkowych i strefę kryształów równoosiowych.
Kryształy zamrożone powstają na skutek nagłego zetknięcia się ciekłego metalu ze ściankami wlewnicy, co powoduje raptowny spadek temperatury, znaczne przechłodzenie i powstanie dużej liczby zarodków. W rezultacie strefa ta ma strukturę drobnoziarnistą. W trzeciej strefie tworzą się kryształy równoosiowe, gdyż w środkowej części wlewka nie zaznacza się już określony kierunek odpływu ciepła, a temperatura krzepnącego metalu niemal całkowicie się wyrównuje.
Wzajemne rozmieszczenie wymienionych trzech stref w objętości wlewka ma duże znaczenie praktyczne, gdyż wzdłuż miejsc styku np. stref kryształów słupkowych mogą często powstawać pęknięcia podczas walcowania wlewka.
Jakie skutki powoduje odkształcenie plastyczne metalu?
Odkształcenie plastyczne metalu, które powstaje podczas deformacji na zimno, powoduje znaczną zmianę jego własności fizycznych i mechanicznych. Zmiany te objawiają się przede wszystkim wzrostem twardości i wytrzymałości przy jednoczesnym spadku własności plastycznych, oraz obniżeniem przewodności elektrycznej i gęstości.
W jaki sposób można usunąć zmiany w metalu spowodowane odkształceniem plastycznym?
Często jednak zachodzi konieczność przywrócenia materiałom ich własności, jakie miały przed odkształceniem plastycznym np. w celu obniżenia twardości lub uzyskania odpowiednich własności fizycznych, takich jak np. dobra przewodność elektryczna (jest to bardzo istotne np. w procesie ciągnienia drutów miedzianych przeznaczonych na przewody elektryczne). Obniżenie twardości i zwiększenie plastyczności odkształconego metalu oraz przywrócenie innych własności "fizycznych można uzyskać przez wyżarzanie, które polega na wytrzymaniu odkształconego materiału przez pewien okres czasu w podwyższonej temperaturze, zwykle powyżej jednej trzeciej bezwzględnej temperatur}' topnienia, jedynie w temperaturach podwyższonych, w których mogą mieć miejsce procesy aktywowane cieplnie, takie jak dyfiizja, poślizg poprzeczny i wspinanie się dyslokacji. Dlatego, aby utwardzony przez odkształcenie plastyczne metal zmiękczyć i przywrócić mu inne własności, jakie przedtem wykazywał, konieczne jest jego podgrzanie do odpowiedniej temperatury
Na czym polega rekrystalizacja metalu?
Jeśli odkształcony na zimno metal będzie poddawany dalszemu wygrzewaniu, to w pewnej określonej temperaturze, wyższej od temperatury zdrowienia, zaczną powstawać zarodki nowych nieodkształconych ziaren metalu. Nowe ziarna rozrastają się kosztem ziaren odkształconych i po pewnym czasie wszystkie stare ziarna zostają zastąpione przez nowe. Zjawisko to nosi nazwę rekrystalizacji, zwane jest również rekrystalizacją pierwotną. Orientacja krystalograficzna nowych ziarn różni się znacznie od orientacji ziarn starych, kosztem których powstają ziarna nieodkształcone. Wynika stąd, że sieć krystaliczna nowych ziaren nie jest koherentna z siecią ziaren odkształconych (tzn. nie jest z nią związana i nie jest do niej dopasowana), a proces rekrystalizacji polega na przemieszczaniu się (migracji) wysokokątowych granic ziarn oddzielających nowe kryształy od odkształconych ziarn osnowy.
Od czego zależy wielkość ziarna po rekrystalizacji?
Wielkość ziarna po rekrystalizacji. Wielkość ziarna powstałego po rekrystalizacji zależy przede wszystkim od następujących czynników:
uprzedniego stopnia odkształcenia plastycznego na zimno,
temperatury wyżarzania,
czasu wyżarzania.
Wraz ze wzrostem czasu wyżarzania w danej stałej temperaturze wzrasta wielkość ziarna. Dlatego aby określić wpływ odkształcenia plastycznego i temperatury wyżarzania na wielkość ziarna, przyjmuje się pewien stały czas wygrzewania. Stopień odkształcenia plastycznego, któremu metal został poddany przed wyżarzaniem-wpływa bardzo silnie na wielkość ziarna po rekrystalizacji.
Co to jest krytyczne odkształcenie plastyczne?
Dla każdego metalu istnieje w zakresie stosunkowo małych odkształceń plastycznych pewien charakterystyczny stopień tego odkształcenia, zwany krytycznym odkształceniem plastycznym -qkr, który powoduje w czasie rekrystalizacji w wysokiej temperaturze wyjątkowo silny rozrost ziarna. Krytyczne odkształcenie plastyczne dla większości metali waha się w granicach od ok. 1 do 10%.
Dlaczego w czasie nagrzewania metalu następuje rozrost ziarna?
Wyżarzanie metalu w wysokich temperaturach (już po zakończeniu procesu rekrystalizacji) powoduje, jak już wspomniano, rozrost ziarna Głównym czynnikiem rządzącym tym procesem jest napięcie powierzchniowe występujące na granicach ziarn, związane z wyższą energią swobodną atomów znajdujących się na powierzchni ziarn w porównaniu z energią atomów znajdujących się wewnątrz nich. W konsekwencji w materiale polikrystalicznym będzie występowała tendencja do zmniejszenia powierzchni ziarn, a więc do ich rozrostu, gdyż związane to jest z obniżeniem energii swobodnej materiału. Proces rozrostu ziarna odbywa się przez pochłanianie małych ziarn przez większe. Czynnikiem hamującym rozrost ziarna są m.in. zanieczyszczenia metalu, wydzielenia innych faz oraz obecność obcych cząstek o dużej dyspersji celowo wprowadzonych do metalu w celu umocnienia i nadania mu określonych własności mechanicznych.
Omówić techniczne znaczenie rekrystalizacji.
Wyżarzanie rekrystalizujące jest szeroko stosowane przy wytwarzaniu takich półwyrobów,'jak: blachy, rury, pręty, druty, kształtowniki itp,, które są poddawane obróbce plastycznej na zimno. Ponieważ odkształcenie plastyczne umacnia metal, nie można w jednej operacji nadać wyrobom ostatecznego kształtu lub wymiarów. Metal umocniony na skutek odkształcenia plastycznego tak dalece traci własności plastyczne, że nie odkształca się dalej, lecz pęka. Dlatego konieczne jest między operacyjne wyżarzanie rekrystalizujące, które zmiękcza i uplastycznia metal. Jeżeli odkształcenie plastyczne metalu przeprowadza się w temperaturze wyższej od temperatury rekrystalizacji, to proces taki nosi nazwę obróbki plastycznej na gorąco. W czasie takiej obróbki zachodzą jednocześnie dwa procesy: odkształcenie plastyczne i rekrystalizacja. W rezultacie nie następuje umocnienie metalu, który miał strukturę zrekrystalizowaną.
Jakie fazy występują w stopach metali?
Fazy międzymetaliczne. W omówionych powyżej typach stopów jako oddzielne występowały bądź czyste metale, bądź roztwory stałe nieograniczone lub ograniczone. Składniki stopu w stanie stałym mogąjednak tworzyć też tzw. fazę międzymetaliczną, charakteryzującą się odmienną siecią krystaliczną niż sieci krystaliczne jej składników. Z reguły sieć krystaliczna fazy międzymetalicznej jest bardzo skomplikowana, co powoduje jej dużą twardość i kruchość.
Ogólnie fazę międzymetaliczną określa się symbolem AnBm, co oznacza, że składa się ona z n atomów składnika A i m atomów składnika B. W rzeczywistości tylko niektóre fazy międzymetaliczne mają stały stosunek składników, większość ich istnieje w szerszym zakresie stężeń, tzn. występuje również przy nadmiarze jednego ze składników. Takie fazy międzymetaliczne nazywa się często wtórnymi roztworami stałymi. Mają one sieć krystaliczną fazy międzymetalicznej.
Fazy elektronowe. Do tej grupy zalicza się fazy międzymetaliczne tworzące się przy określonych wartościach stężenia elektronowego, tzn. stosunku liczby elektronów walencyjnych do liczby atomów w jednej komórce strukturalnej. Fazy elektronowe występują w stopach, w których jednym ze składników jest pierwiastek z szeregu Cu, Ag, Au, Mn, Fe, Co, Ni, Rh, Pd, Pt, drugim- pierwiastek z szeregu Be, Mg, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Sb. Stwierdzono, że istnieją trzy rodzaje faz elektronowych, oznaczane literami (3, y i s, Fazy międzywęzłowe i fazy o strukturach złożonych. Podobnie jak fazy Lavesa, fazy międzywęzłowe są fazami czynnika wielkości. Są to fazy krystalizujące w sieci Al, A3 i A2 (rzadziej) oraz w sieci heksagonalnej prostej, przy czym węzły sieci są obsadzone atomami jednego z metali przejściowych (Fe, Cr, Co, Ni, W, i, V, Ta, Nb, Ti), a przestrzenie międzywęzłowe zajęte są przez atomy jednego z czterech pierwiastków niemetalicznych o najmniejszych promieniach atomowych (H, C, N, B).
Fazy Sigma, Są to fazy międzymetaliczne krystalizujące w sieci tetragonalnej, której komórka zawiera 30 atomów. Tworzą się między niektórymi metalami przejściowymi, takimi jak Cr-Fe, V-Fe, Mo-Fe, Cr-Co, V-Co, Mo-Co, Cr-Mn, V-Ni i in. Fazy Sigma są twarde i kruche. Największe znaczenie techniczne ma faza Sigma występująca w stopach żelaza z chromem (stopy odporne na korozję oraz stopy o dużym oporze elektrycznym), o przybliżonym wzorze stechiometrycznym FeCr, wydzielająca się z roztworu stałego w temperaturze 815°C.
Co to jest roztwór stały ciągły i ograniczony?
Roztwór ograniczony to taki, w którym rozpuszczalność istnieje tylko do pewnego zakresu składów, poniżej którego metale nie tworząjednej wspólnej fazy. roztwór ciągły - stężenie atomów drugiego pierwiastka w sieci pierwiastka podstawowego może zmieniać się w zakresie 0-100%
Co to są fazy międzymetaliczne?
Faza międzymetaliczna to faza której struktura i właściwości sąpośrednie między roztworem stałym i związkiem chemicznym. Cechy charakterystyczne: struktura krystaliczna odmienna od struktury składników, uporządkowane rozmieszczenie atomów składników w sieci oraz stała proporcja atomów np. Fe3C, Wiązanie metaJiczne. Fazy międzymetaliczne mogą być: trwałe przy składzie stechiometrycznym, trwałe jako roztwory wtórne na bazie faz międzymetalicznych, róznowezłowe. międzywęzłowe, pustowęzłowe.
Podać i wyjaśnić regułę faz.
GIBBSA REGUŁA FAZ
reguła określająca liczbę faz/mogących współistnieć w stanie równowagi fazowej układu o n składnikach i s stopniach swobody. Matematycznie G.r.f. wyrażona jest wzorem:/ =n-s + 2. Stopniami swobody nazywa się liczbę parametrów stanu (zmiennych niezależnych), które mogą zmieniać się niezależnie od siebie, bez naruszenia stanu równowagi układu. Dla układu n składnikach, znajdującego się w stanie równowagi, największa liczba faz może występować, gdy s przyjmuje wartość najmniejszą, czyli 0 (zero). Np. dla układu jednoskładnikowego, tj. czystej substancji (np.wody),/= 1+2 = 3 przy s = 0 w równowadze termodynamicznej mogą występować jednocześnie trzy fazy - zakładając, że do opisu układu wystarczą dwa parametry np. ciśnienie i temperatura - tylko w ściśle określonej temperaturze przy ściśle określonym ciśnieniu (dla wody temp. T= 273,16 K, ciśnieniep = 610,7 Pa). Zmiana któregoś z tych parametrów spowoduje przejście jednej z faz w inną z dwóch pozostałych, gdyż przy s=l mogą występować w równowadze tylko dwie fazy. W przypadku substancji dwuskładnikowych (np. roztwory) w równowadze termodynamicznej mogą występować jednocześnie najwyżej 4 fazy (/= 2 + 2 = 4). G.r.f. została opracowana 1874 przez fizyka amer. J.W. Gibbsa. Stosuje się ją w formie uogólnionej także do skomplikowanych układów, w których zachodzą reakcje chemiczne.
Wyjaśnić budowę stopów potrójnych.
Podstawę tego modelu stanowi trójkąt równoboczny, zwany trójkątem Gibbsa, którego wierzchołki przedstawiają czyste składniki układu potrójnego A, B i C, boki odpowiadają składom stopów układów podwójnych A-B, B-C i C-A, a punkty wewnątrz trójkąta reprezentują składy stopów układu potrójnego A-B-C.
Na osiach prostopadłych do podstawy oznaczona jest temperatura. Aby określić skład dowolnego punktu N podstawy, przeprowadza się z niego równoległe do dwóch boków trójkąta aż do przecięcia z trzecim; wówczas odcinek CD odpowiada procentowej zawartości składnika B, odcinek DF— sMadnika A i odcinek FB -składnika C. Na rysunku 3.20b punkt JVprzedstawia stop trzyskładnikowy o składzie: 50% A, 25% B i 25% C. W układach potrójnych, zamiast linii likwidusu i solidusu, występują powierzchnie likwidusu i solidusu, a zamiast poziomej linii eutektycznej — płaszczyzna eutektyczna odpowiadająca potrójnej eutektyce, której temperatura topnienia jest niższa od każdej z trzech eutektyk dwuskładnikowych. Ponieważ składniki układów potrójnych mogą parami tworzyć rozmaite przypadki, ilość możliwych typów układów jest bardzo duża.
Wyjaśnić wpływ defektów materiałowych na własności mechaniczne stopów.
Poważny wpływ na własności mechaniczne metali i stopów wywierają także wszelkie defekty materiałowe, jak pory gazowe, zażużlenia, wtrącenia niemetaliczne, rnikropęknięcia itd. Stanowią one nieciągłości materiału zmniejszające czynny przekrój elementów konstrukcyjnych, osłabiając ogólną wytrzymałość, a w wielu przypadkach stanowiące bardzo groźne koncentratory naprężeń mogące doprowadzić do przedwczesnego zniszczenia części maszyn przy obciążeniach nie przekraczających dopuszczalnych.
Wyjaśnić rolę gazów atmosferycznych w metalach i stopach.
W metalach i stopach obok różnych składników i zanieczyszczeń występują również gazy. Nawet metale o wysokiej czystości zawierają niewielkie ilości azotu, tlenu i wodoru, a w wielu przypadkach nawet te niewielkie ilości istotnie wpływaj ą na niektóre własności fizyczne i mechaniczne metalu. Na przykład, już 0,015% tlenu wyraźnie obniża przewodnictwo elektryczne i plastyczność miedzi.
Gazy dostają się do metalu zarówno podczas metalurgicznych procesów jego wytwarzania, obróbki cieplnej w atmosferach utleniających, obróbki chemicznej i elektrochemicznej czy spawania, jak i podczas eksploatacji w środowiskach agresywnych, zwłaszcza przy podwyższonych ciśnieniach i temperaturach. Mogą one tworzyć roztwory stałe i związki chemiczne, mogą też wypełniać pęcherze, pory lub inne wewnętrzne wady materiałowe. W stali w temperaturze otoczenia tlen i azot rozpuszczają się w niewielkim stopniu, tworzą natomiast liczne tlenki i azotki. Wodór w stali również rozpuszcza się w niewielkim stopniu, a jego nadmiar powoduje powstawanie pęcherzy.
Co to są wtrącenia niemetaliczne?
Tlenki i azotki stanową tzw. wtrącenia niemetaliczne. Nazwa ta określa znajdujące się w każdej stali produkty reakcji fizykochemicznych, zachodzących podczas jej wytapiania (oprócz tlenków i azotków należą tu siarczki i krzemiany) oraz wtrącenia materiałów ogniotrwałych używanych do wyłożenia pieców stalowniczych, kadzi itp. Ilość, wielkość, skład chemiczny i fazowy oraz rozłożenie wtrąceń niemetalicznych wpływają na wiele własności użytkowych stali, a zależą m.in. od metody wytopu, rodzaju i ilości użytych odtleniaczy, temperatury procesu stalowniczego, zawartości siarki i fosforu w stali itd. Wtrącenia niemetaliczne bardzo rzadko sąprostymi związkami chemicznymi. Najczęściej stanowią złożone związki lub mieszaniny związków prostych. Szczególnie szkodliwe są wtrącenia twarde i kruche, będące złożonymi spinelami lub zawierające dużo tlenku krzemu. Te ostatnie często mają kształt zbliżony do kuli (rys. 3.23). Szkodliwość wtrąceń niemetalicznych wzrasta ponadto przy ich nierównomiernym rozmieszczeniu w metalu i jest tym większa, im są one większe.
Scharakteryzować żelazo.
Żelazo jest pierwiastkiem metalicznym o temperaturze topnienia 1534°C i temperaturze wrzenia 3070°C. W przyrodzie występuje głównie w postaci tlenków, węglanów, wodorotlenków i siarczków, jako magnetyt, hematyt, syderyt, limonit i piryt
Żelazo występuje w dwóch odmianach alotropowych: a i y.
Narysować układ żelazo-węgiel.
Podać ogólny podział stopów żelaza.
Co to jest stal węglowa i jakie zawiera pierwiastki?
Stal węglowa (niestopowa) - obejmuje te gatunki stali, w których zawartość określonych pierwiastków jest mniejsza od pewnych wartości granicznych. Graniczne wartości pierwiastków wyrażane w procentach są następujące: bor < 0.0009%, cyrkon, tytan i inne (oprócz C, P, S, N) < 0.05%, niob<0.06%, molibden <0.08%, bizmut, selen, tellur i wanad <0.1%, aluminium, chrom, kobalt, nikiel i wolfram <0.3%, ołów i miedź <0.4%, krzem <0.5% oraz mangan <1.65%. Charakteryzuje się tym, że ich głównym składnikiem jest węgiel. Występowanie odmiennych struktur stali, spowodowane różną zawartością węgla, silnie wpływa na ich własności mechaniczne. Stal węglowa stosowana jest powszechnie przy wytwarzaniu konstrukcji oraz części urządzeń mechanicznych, wszędzie tam, gdzie jej charakterystyki są wystarczające.
W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplną stali?
Własności wytrzymałościowe i technologiczne stali są związane z jej mikrostrukturą zależnąw zasadniczy sposób od obróbki cieplnej, tj. od różnorodnych zabiegów cieplnych, którym stal podlegała. Wykorzystując fizykochemiczne zjawiska występujące przy ogrzewaniu i oziębianiu stali można doprowadzić do wytworzenia się w niej najbardziej pożądanych składników strukturalnych, nadających je określone własności wytrzymałościowe. Obróbka cieplna zwykła jest to rodzaj obróbki cieplnej, w wyniku której uzyskuje się zmiany własności metali i stopów będące głównie funkcją temperatury i czasu. Czasem jednak łączy się również zabiegi obróbki cieplnej z odkształcaniem-plastycznym, z działaniem pola magnetycznego lub też z działaniem chemicznym środowiska. Mamy wówczas do czynienia odpowiednio z obróbką cieplno-plastyczną, cieplno-magnetyczną lub cieplno - chemiczną.
Co stanowi podstawę do ustalenia rodzaju obróbki cieplnej danego stopu?
Aby do danego stopu można było stosować poszczególne rodzaje obróbki cieplnej, np. operacje hartowania i odpuszczania lub przesycania i starzenia, powinny się w nim dokonywać przemiany fazowe, tj. np. podczas nagrzewania stopu powinne zachodzić przemiany alotropowe lub powinna występować wyraźna zmiana rozpuszczalności pewnych jego składników. Na podstawie wykresu równowagi fazowej danego układu można ustalić jak; rodzaj obróbki cieplnej można zastosować do danego stopu i w jakich zakresach temperatury należy tę obróbkę przeprowadzić.
Jakie podstawowe przemiany fazowe są związane z obróbką cieplną stali?
Przemiany fazowe w stali są wynikiem tego, że wskutek zmiany warunków, np. temperatury, jeden stan staje się mniej trwały niż drugi. To właśnie jest przyczyną przemian zachodzących w stali. Należy zaznaczyć, że może w niej występować kilka podstawowych struktur, a istotą najważniejszych przemian jest właśnie przejście jednej struktury w drugą. W procesach obróbki cieplnej stali występują następujące podstawowe przemiany
I. Przemiana ferrytu w austenit Feo(C) —> Fey(C)
Przemiana austenitu w ferryt Fe y(C) —► Fea(C)
Przemiana perlitu w austenit (Feo(C) + Fe3C) Fey(C)
IV. Przemiana austenitu w struktury perlityczne (łub bainityczne) Fey(C) —► Fea(C) + FesC
V. Przemiana austenitu w martenzyt Fey(C) —» Fe a(C)
VI. Przemiana martenzytu w mieszaninę ferrytu i cementytu Fe* a(C) —► Fea(C) + FesC
Jak zmienia się wielkość ziarna w stali przy nagrzewaniu i chłodzeniu?
Przekroczenie temperatury przemiany Aci zaznacza się raptownym zmniejszeniem ziarn. Dalsze nagrzewanie (lub wygrzewanie) po dokonanej przemianie wywołuje rozrost ziarn austenitu. Zjawisko rozrostu jest procesem samorzutnym, gdyż jego następstwem jest zmniejszenie łącznej powierzchni ziarn (zmniejsza się energia powierzchniowa), wysoka temperatura zapewnia dostatecznie szybki przebieg tego procesu.
Zbyt wysokie i długotrwałe wygrzewanie stali podczas austenityzowania powoduje więc rozrost ziarn austenitu. Z kolei wielkość ziarna perlitu zależy od wyjściowej wielkości ziarna austenitu, z którego powstał perlit. Im większe są ziarna austenitu, tym większe tworzą się na ogół ziarna perlitu. Powstanie struktury gmboziarnistej jest niepożądane, gdyż stal taka charakteryzuje się niższą wytrzymałością i udarnością Dlatego w czasie austenityzowania stali skłonnych do rozrostu ziarna należy ściśle przestrzegać określonych temperatury i czasu grzania.
Scharakteryzować przemianę martenzytyczną stali.
Co to jest szybkość krytyczna chłodzenia stali?
Warunkiem przebiegu przemiany martenzytycznej jest ciągłe obniżanie temperatury w zakresie od Msdo Mf.. Przy stałej temperaturze powstawanie martenzytu ustaje. Ponadto przemiana austenitu w martenzyt może zajść dopiero przy odpowiednio dużej szybkości chłodzenia. Najmniejsza szybkość chłodzenia, w wyniku której austenit przechodzi wyłącznie w martenzyt, nazywana jest krytyczną szybkością chłodzenia Vt
Jakie główne grupy operacji cieplnych można wyróżnić w obróbce cieplnej stali?
Schemat klasyfikacji podstawowych operacji obróbki cieplnej zwykłej stopów żelaza przedstawiono na rys. 5.20. W obróbce cieplnej stali rozróżnia się trzy główne grupy operacji cieplnych: operacje wyżarzania, operacje hartowania i odpuszczania, operacje przesycania i starzenia. Największe znaczenie spośród wymienionych rodzajów obróbki cieplnej stali ma hartowanie martenzytyczne z następującym po nim odpuszczaniem, czyli tzw. ulepszanie cieplne lub utwardzanie cieplne. Ulepszanie cieplne polepsza znacznie cały zespół mechanicznych własności stali i jest obecnie podstawowym rodzajem obróbki cieplnej stali konstrukcyj nych.
Jakie są optymalne temperatury hartowania stali? Podać uzasadnienie.
Temperaturę hartowania stali określa się w zależności od temperatur Aci Ac3 Acm. Optymalna temperatura hartowania stali podeutektoidalnych jest zwykle wyższa o 30 50°C od temperatury Ac3, a stali eutektoidalnych i nadeutektoidalnych - wyższa o 30 * 50°C od Acm. Hartowanie stali podeutektoidalnych od temperatury wyższej od Aci lecz niższej Ac3jest niekorzystne, ponieważ w strukturze martenzytu występuje również pewna ilość wolnego ferrytu, który zmniejsza twardość i pogarsza własności mechaniczne po odpuszczeniu. Natomiast w przypadku stali nadeutektoidalnych zakres temperatury hartowania powyżej Aci i poniżej Acm (rys. 5.22) jest korzystny. Nie uzyskuje się wprawdzie pełnego przejścia stali w austenit, lecz pozostający w strukturze cementyt drugorzędowy jest składnikiem o wysokiej twardości i nie pogarsza własności mechanicznych. Nagrzewanie zaś powyżej Acmjest niebezpieczne i zbyteczne, ponieważ nie zwiększa twardości stali zahartowanej, lecz przeciwnie. Ponadto podczas nagrzewania powyżej Acm rośnie ziarno austenitu i zwiększa się możliwość powstania dużych naprężeń hartowniczych.
Na czym polega hartowanie powierzchniowe i jakie metody hartowania powierzchniowego są najczęściej stosowane?
Hartowanie powierzchniowe polega na szybkim nagrzaniu cienkiej warstwy powierzchniowej przedmiotu do temperatury powyżej Ac3 (temperatury austenityzacji) i oziębieniu z dużą szybkością niezbędną do uzyskania struktury martenzytycznej w tej warstwie. Celem hartowania powierzchniowego jest nadanie warstwie powierzchniowej wysokiej twardości i odporności na ścieranie, przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Najczęściej stosowanymi metodami hartowania powierzchniowego są:
hartowanie płomieniowe
hartowanie indukcyjne
hartowanie kąpielowe
hartowanie kontaktowe lub oporowe, przy którym powierzchnia przedmiotu nagrzewa się w miejscu styku elektrody w postaci rolki dociskowej z powierzchni przedmiotu na skutek oporu omowego;
hartowanie elektrolityczne
Co to jest hartowność stali i czym się różni od utwardzalności?
Przez utwardzalność rozumie się zdolność stali do utwardzania się przy hartowaniu, a określa ją maksymalna twardość mierzona na powierzchni stali, którą uzyskano przy optyrnalnych parametrach hartowania. Z kolei przez hartowność rozumie się głębokość na jaką stal da się zahartować. Miarą hartowności jest więc grubość strefy zahartowanej.
Na czym polega odpuszczanie stali? Jakie procesy zachodzą w czasie odpuszczania?
Odpuszczanie polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temperatury niższej od temperatury przemiany eutektoidalnej i chłodzeniu do temperatury otoczenia.
Zależnie od stosowanej temperatury rozróżnia się odpuszczanie niskie, średnie i wysokie. Procesy jakie zachodzą podczas odpuszczania są podobne do procesów jakie zachodzą w stalach węgłowych tylko w wyższych temperaturach.
Scharakteryzować proces przesycania i starzenia.
Przesycaniem nazywa się operację cieplną polegającą na: 1) nagrzaniu stali do temperatury, w której wydzielona faza przechodzi do roztworu stałego, tj. powyżej temperatury granicznej rozpuszczalności, 2) wygrzaniu w tej temperaturze, 3) oziębieniu w celu zatrzymania rozpuszczonego składnika w roztworze przesyconym. W stanie przesyconym stop ma większą plastyczność, natomiast twardość i wytrzymałość ulegają zmniejszeniu. Starzenie polega na nagrzaniu i wytrzymaniu uprzednio przesyconego roztworu w temperaturze znacznie niższej od temperatury granicznej rozpuszczalności w celu wydzielenia o odpowiednim stopniu dyspersji składnika lub składników znajdujących się w nadmiarze w przesyconym roztworze stałym. W przypadku niektórych stopów procesy starzenia zachodząjuż w temperaturze otoczenia, co nosi nazwę starzenia naturalnego. W czasie starzenia zachodzą zmiany strukturalne zbliżające skład stopu do stanu równowagi. Wydzielanie się w czasie starzenia składnika w postaci skupień lubfaz o dużej dyspersji powoduje utwardzanie stopu.
Co to jest obróbka cieplno-chemiczna stali?
Obróbka cieplno-chemiczną polega na dyfuzyjnym wprowadzeniu do przypowierzchniowej warstwy przedmiotu obcego pierwiastka, ceiem spowodowania odpowiednich zmian jej własności. Ogólnie dzieli się na: dyfuzyjne nasycanie niemetalami, dyfuzyjne nasycanie metalami, dyfuzyjne nasycanie wieloskładnikowe.
Wyjaśnić pojęcie dyfuzji atomowej.
Dyfuzja atomowa polega na przemieszczaniu się atomów jednego pierwiastka do sieci elementarnej pierwiastka drugiego, przy czym powstaje roztwór stały o sieci elementarnej pierwiastka rozpuszczającego. Tworzenie się nowych faz o budowie różnej od budowy pierwiastka rozpuszczającego jest niemożliwe i maksymalne stężenie pierwiastka dyfundującego nie przekracza granicznej rozpuszczalni w temperaturze dyfuzji. Widać więc, że przy dyfuzji atomowej zachodzi jedynie zmiana stężenia składnika rozpuszczanego w sieci elementarnej składnika rozpuszczającego, tworzącego w wyniku tego roztwór stały. Zmiana ta powoduje, że różnice we własnościach warstwy powierzchniowej metalu rozpuszczającego, czemu towarzyszy zazwyczaj zmiana mila^ostruktury.
Co to jest nawęglanie stali i w jakim celu jest przeprowadzane?
Węgloutwardzaniem cieplnym nazywa się zespól operacji polegających na kolejnym dyfuzyjnym nasycaniu węglem przypowierzchniowych stref przedmiotu (nawęglaniu), hartowaniu i niskim odpuszczaniu. W wyniku tego procesu uzyskuje się twardą (60-64 HRC), odporną na ścierania warstwę powierzchniową przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. W niektórych przypadkach stosuje się wzbogacanie węglem do określonego stężenia warstw powierzchniowych przedmiotu, odwęglonych w poprzedzających operacjach technologicznych. Taki proces nazywa się dowęglaniem. Rozróżnia się dwa rodzaje nawęglania: w proszkach i gazowe. Nawęglaniu poddaje się wyroby ze stali niestopowych niskowęglowych lub ze stali stopowych koristrukcyjnych, o zawartości węgla 0,07-0,24%. Samo nawęglanie wytwarza jedynie korzystny rozkład węgla na przekroju przedmiotu, a ostateczny efekt uzyskuje się dopiero przez odpowiednią obróbkę cieplną. Mniej odpowiedzialne przedmioty można hartować bezpośrednio z temperatury nawęglania. W warstwie nawęglonej występuje ponadto większa ilość austenitu szczątkowego (wyższa temperatura hartowania), co oczywiście zmniejsza jej twardość.
Co to jest azotowanie stali i w jakim celu jest przeprowadzane?
Azotowaniem nazywa się dyfuzyjne nasycanie azotem przypowierzchniowych stref przedmiotu. Zależnie od celu azotowania i sposobu jego przeprowadzania rozróżnia się: azotowanie utwardzające, azotowanie przeciwkorozyjne, azotowanie powoduje utwardzenie stref przypowierzchniowych bez dodatkowej obróbki cieplnej. Azotowaniu utwardzającemu poddaje się specjalne stale stopowe, zawierające pierwiastki tworzące trwałe azotki o wysokiej dyspersji, które zapewniają zachowanie bardzo wysokiej twardości stali aż do temperatury ok. 500°C. stosowane jest jedynie w celu wytworzenia warstwy odpornej na korozję lub w niektórych przypadkach— zwiększenia wytrzymałości na zmęczenie.
Scharakteryzować procesy metalizowania dyfuzyjnego?
Metalizowanie dyfuzyjne polega na nasycaniu przypowierzchniowych warstw przedmiotów stalowych różnymi metalami, najczęściej chromem lub aluminium, rzadziej cynkiem lub tytanem. Niekiedy stosuje się jednoczesne nasycanie dwoma różnymi metalami, np. chromem i aluminium, czy chromem i wolframem. Uzyskane w ten sposób warstwy cechuje bardzo wysoka twardość i odporność na ścieranie podwyższona odporność na korozję oraz dobra żaroodpomość, tj. odporność na utlenianie w wysokich temperaturach. Metalizowanie dyfuzyjne można przeprowadzać zarówno w środowisku stałym jak i ciekłym lub gazowym.
Jaki wpływ wywiera węgiel na własności stali?
Zwiększenie zawartości węgla powoduje, jak już poprzednio wspomniano, zmianę struktury stali. Jeżeli stal zawiera mniej niż 0,8% C, to jej struktura składa się ferrytu i perlitu. Struktura stali zawierającej 0,8% C składa się tylko z perlitu, natomiast w stali o zawartości powyżej 0,8% C oprócz perlitu występuje również cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ściśle ze zmianą własności mechanicznych, zawartości węgla zwiększa wytrzymałość na rozciąganie Rm i zmniejsza plastyczność stali. Maksymalną wytrzymałość osiąga stal przy zawartości ok. 0,85% węgla. Przy większej zawartości węgla wytrzymałość zmniejsza się. Zwiększenie zawartości węgla, oprócz obniżenia własności plastycznych, pogarsza również własności technologiczne stali węglowej; szczególne znaczenie ma pogorszenie spawalności.
Które pierwiastki i w jakiej ilości stanowią zwykłe domieszki w stali?
Za domieszki zwykłe stali uważa się mangan, krzem, fosfor, siarkę oraz wodór, azot i tlen, ponieważ te pierwiastki występują zawsze w mniejszej lub większej ilości w przemysłowych gatunkach stali. Zawartość tych pierwiastków w stalach węglowych nie przekracza zwykle następujących granic: Mn do 0,8% (w niektórych gatunkach stali granica ta jest rozszerzona do 1,5%), Si do 0,5%, P do 0,05% (z wyjątkiem stali automatowych), S do 0,05% (z wyjątkiem stali automatowych).
Jaki jest wpływ siarki i fosforu na własności technologiczne stali?
Fosfor rozpuszczony w ferrycie (graniczna rozpuszczalność w temperaturze pokojowej wynosi ok. 1,2%) zmniejsza bardzo znacznie jego plastyczność i podwyższa temperaturę, w której stal staje się krucha, zawartość nawet 0,05% P jest niebezpieczna i należy jej unikać, ponieważ w pewnych miejscach zawartość fosforu będzie dość znaczna i będzie powodować kruchość. Należy zaznaczyć, że w niektórych wyjątkowych przypadkach zawartość fosforu w stali może być pożyteczna. Na przykład w stalach automatowych dodatek ok. 0,1% P polepsza skrawalność, zaś do ok. 0,35% - zwiększa odporność na ścieranie. Przy jednoczesnej zawartości miedzi fosfor zwiększa odporność stali na korozję atmosferyczną. Występowanie w stalach tej łatwo topliwej i kruchej eutektyki, rozmieszczonej przeważnie a granicach ziarn, powoduje kruchość stali nagrzanych do temperatury 800°C i powyżej. Wskutek tej wady stal zawierająca większy procent siarki nie nadaje się do przeróbki plastycznej na gorąco. Siarczki w temperaturze przeróbki plastycznej na gorąco sąplastyczne i ulegają odkształceniu, tworząc wydłużone wtrącenia. Pogarszają one wytrzymałość na zmęczenie i obciążenia dynamiczne stali. Siarka pogarsza również spawalność stali. Natomiast siarka, podobnie jak fosfor, polepsza skrawalność stali i w ilości 0,15-0,30% jest wprowadzana celowo do stali automatowych.
Jakie grupy gatunków można wyodrębnić wśród stali węglowych konstrukcyjnych o szczególnych własnościach?
Wśród stali węglowych konstrukcyjnych o określonym zastosowaniu można wyodrębnić następujące ważniejsze grupy gatunków:
stale do wyrobu drutu do patentowania, na liny, na sprężyny, do konstrukcji sprężanych, drutu ogólnego przeznaczenia i dla przemysłu włókienniczego □ stale, dla kolejnictwa □ stale do wyrobu rur □ stale do wyrobu nitów □ stale na blachy kotłowe
stale do budowy mostów □ stale na blachy grube i uniwersalne do budowy statków □ stale na blachy karoseryjne □ stale do wyrobu ogniw łańcuchów technicznych i okrętowych □ stale automatowe (łatwo obrabialne mechanicznie) □ stale magnetycznie miękkie
Co to są stale automatowe, jaki jest ich skład, własności mechaniczne i technologiczne?
Stale automatowe a także stal do wyrobu nakrętek prasowanych są stalami o podwyższonej zawartości fosforu i siarki. Duża zawartość tych pierwiastków zapewnia dobrą skrawalność stali, które dzięki temu nadają się szczególnie dobrze do obróbki wiórowej na automatach i szybkobieżnych obrabiarkach do nacinania gwintów, gdyż obecność dużej ilości wtrąceń niemetalicznych (siarczków i fosforków) ułatwia łamanie się wióra podczas skrawania. Skład chemiczny: C, Mn, Si, S, P.
Jakie wymagania muszą spełniać stale narzędziowe?
Zasadnicze cechy, których wymaga się od stali narzędziowych, to: twardość po zahartowaniu, odporność na ścieranie i zużycie, ciągliwość, niewrażliwość na przegrzanie, mała odkształcalność przy hartowaniu - przy czym nie zawsze wszystkie cechy są wymagane jednocześnie. Podstawowym wymaganiem stawianym narzędziom skrawającym jest trwałość ostrza.
W jakim celu wprowadza się dodatki stopowe do stali?
Wprowadzenie do stali dodatków stopowych może mieć na celu:
uzyskanie określonych własności wytrzymałościowych,
wywołanie pożądanych zmian strukturalnych,
uzyskanie specjalnych własności chemicznych lub fizycznych,
podwyższenie hartowności,
ułatwienie technologii i polepszenie efektów obróbki cieplnej.
Jakie są zasady oznaczania stali stopowych konstrukcyjnych wg Polskich Norm?
Stale stopowe konstrukcyjne oznaczane są za pomocą znaku składającego się z: cyfr i liter. Pierwsze dwie cyfry określają średnią zawartość węgla w setnych procenta. Litery oznaczają pierwiastki stopowe: G — mangan, S — krzem, H — chrom, N — nikiel, M — molibden, T - tytan, F - wanad (także V), J — aluminium. Liczby występujące za literami oznaczają zaokrąglone do liczby całkowitej średnie zawartości składnika w stali w przypadku, gdy jego średnia zawartość przekracza 1,5%. Stale o wyższych wymaganiach co do składu chemicznego oznacza się na końcu znaku literą A.
Stale przetapiane elektrożużlowo oznacza się przez dodanie na końcu znaku stali Ż. Stale modyfikowane związkami chemicznymi litu, sodu lub wapnia i innymi oznacza się literą D.
Jakie jest najistotniejsze kryterium stosowalności poszczególnych gatunków stali stopowych konstrukcyjnych?
Zastosowanie stali jest uwarunkowane jej własnościami i jakością. Własności zależą z kolei od zawartości węgla i domieszek, a więc od sposobu wytwarzania stali. Stąd w podziale według zastosowania będą uwzględnione poprzednio omówione czyriniki. Własności stali konstrukcyjnych stopowych powinny być dostosowane do warunków pracy. Wymaga się od nich możliwie dużej wytrzymałości przy dobrej plastyczności.
Na czym polega obróbka cieplna stali stopowych konstrukcyjnych?
Obróbka cieplna stali stopowych konstrukcyjnych polega na hartowaniu w oleju z temperatury 820-950°C oraz odpuszczaniu najczęściej w zakresie 500-650°C. Uzyskuje się wówczas sorbit złożony z ferrytu stopowego oraz bardzo drobnych węglików Własności mechaniczne zależą od zawartości węgla i pierwiastków stopowych oraz od temperatury odpuszczania Niższa temperatura odpuszczania pozwala uzyskiwać wysokie własności wytrzymałościowe przy gorszych plastycznych i odwrotnie, zależnie od stawianych wymagań.
Co decyduje o wysokiej twardości stali po azotowaniu?
Dzięki zawartości niektórych pierwiastków stopowych, a w szczególności aluminium, chromu i molibdenu stale stopowe do azotowania pozwalają na uzyskanie po azotowaniu największej twardości i odporności na ścieranie warstwy wierzchniej, bez potrzeby stosowania dodatkowej obróbki cieplnej. Twardość warstwy naazotowanej nie tylko nie zmniejsza się po nagrzaniu do temperatury dochodzącej do 500°C, lecz także pozostaje nie zmieniona podczas dłuższego wygrzewania w tym zakresie temperatury. Czynnikiem rozstrzygającym o wysokiej twardości naazotowanej warstwy powierzchniowej jest niemal wyłącznie skład chemiczny stali, a mianowicie zawartość pierwiastków tworzących trwałe azotki (Al, Cr, Mo i V).
Podać główne dodatki stopowe i ich orientacyjną, średnią zawartość w stalach sprężynowych.
Średnia zawartość składników: 0,65% C, 1,1% Mn, 0,4 + 2,0% Si, 0,95% Mn l,55%Si, l,05%Cr, 0,15% V.
Scharakteryzować stale na łożyska toczne.
Stal do wyrobu łożysk tocznych (pierścieni łożyskowych, kulek, wałeczków itp.) powinna się odznaczać wysoką twardością i odpornością na ścieranie, a także dużą wytrzymałość na ściskanie i zginanie. W tym celu stosuje się stah wysoko węglowe (ok. 1% C) z dodatkiem chromu (ok. 1,5% Cr) i ewentualnie manganu i krzemu, głównie w celu zwiększenia hartowności. Ze względu na warunki pracy oraz metody produkcji stalom tym stawia się szczególne wymagania pod względem czystości i struktury. Dopuszczalna zawartość fosforu i siarki jest w nich bardzo ograniczona. Ponadto w stalach tych kontroluje się ściśle stopień zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi, pasmowość ułożenia węglików oraz przeprowadza inne szczegółowe badania mikroskopowe i makroskopowe.
Jak dzielą się stale stopowe narzędziowe ze względu na zastosowanie? Jak oznacza się stale stopowe narzędziowe wg PN?
Klasyfikacja stali narzędziowych stopowych opiera się głównie na ich zastosowaniu. W szczególności można wyróżnić następujące grupy objęte normami:
stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno
stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco
stale szybkotnące
Przyjęty przez polskie normy sposób oznaczania stali narzędziowych stopowych różni się od oznaczeń stali stopowych konstrukcyjnych. Znak stali składa się z liter liczb, przy czym pierwsza litera oznacza zawsze grupę stali narzędziowych: N — stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno, W — stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco, S — stale szybkotnące.
Następna litera lub kilka liter określają składniki stopowe lub grupę składników, przy czym symbolika jest tu nieco inna niż w przypadku stali konstrukcyjnych specjalnych, a mianowicie: M - mangan, W - wolfram, S - krzem, K - kobalt, C - chrom, B - bor, N - nikiel, P - chrom + nikiel + wanad, L - molibden, Z - krzem + chrom + wolfram. V - wanad. Liczba znajdująca się na końcu lub w środku znaku służy do odróżnienia poszczególnych gatunków stali zawierających te same składniki stopowe. W stalach szybkotnących liczby te oznaczają średnią zawartość głównego składnika stopowego w procentach.
Podać wymagania stawiane stalom narzędziowym stopowym do pracy na gorąco. Jakie dodatki stopowe zawierają te stale?
Wymagania stawiane stalom do pracy na gorąco to przede wszystkim wysoka wytrzymałość i twardość przy wyższych temr^eraturach, wysoka udarność, stabilność struktury, odpowiednio wysoka hartowność oraz możliwie mała skłonność do zmęczenia cieplnego i pęknięć ogniowych. Odporność na ścieranie i erozję, którą powoduje odkształcony plastycznie metal, jest również ważną cechą, ale główną przyczyną zużywania się narzędzi są pęknięcia ogniowe. Podstawowe dodatki stopowe wolfram, molibden, wanad i chrom, a także czasem krzem i nikiel.
Jakie główne dodatki stopowe zawierają stale szybkotnące i jakie mają własności?
Podstawowymi składnikami stopowymi stali szybkotnących są pierwiastki węglikotwórcze: wolfram, wanad, chrom i molibden. Stale o najlepszych własnościach zawierająrównież znaczne dodatki kobaltu. Dzięki nim te stale mają wysoką odporność na odpuszczanie, dobrą ciągliwość i skrawalność, wysoką odporność na ścieranie.
Jakie główne zastosowanie mają stale nierdzewne chromowe w zależności od zawartości węgla?
gatunki te są szeroko stosowane na naczynia kuchenne, aparaty w przemyśle spożywczym, elementy karoserii samochodowych itp. 0,1-0,45% węgla są używane w stanie ulepszonym cieplnie na silnie obciążone części maszyn, które muszą być odporne na korozję, oraz na przedmioty gospodarstwa domowego. Stal (0,20% C) jest dość odporna na działanie wody morskiej i ma zastosowanie w budowie okrętów. Stal (0,40%C) jest używana na noże. sprężyny i narzędzia, a stal (1,0 0,14%C)na łożyska kulkowe odporne na korozję, na elementy maszyn odporne na ścieranie pracujące np. w środowisku wodnym, na noże chirurgiczne, narzędzia skrawające, przyrządy pomiarowe itp.
Na czym polega obróbka cieplna stali kwasoodpornych chromowo-niklowych o strukturze austenitycznej?
Stal o jednofazowej strukturze austenitycznej, bez wydzielonych węglików, można otrzymać przez przesycanie od temperatury 1050 + 1100°C z chłodzeniem w wodzie. W temperaturze 1050 -K100°C węgliki rozpuszczają się w austenicie, natomiast szybkie chłodzenie zapobiega ich wydzielaniu. Po takiej obróbce cieplnej stal 18/8 jest najbardziej odporna na korozję, gdyż stanowi materiał jednofazowy.
Jaki jest mechanizm korozji międzykrystalicznej stali
Zjawisko korozji międzykrystali cznej można wytłumaczyć zubożeniem granic ziarn w chrom na skutek wydzieleń węglików chromu, które zarodkują prawie wyłącznie na granicach ziarn. W temperaturze powyżej 500°C szybkość dyfuzji węgla jest większa od szybkości dyfuzji chromu, w związku z czym węgiel potrzebny dla tworzących się węglików chromu na granicach ziarn pochodzi z całego ziarna, podczas gdy chrom - tylko z zewnętrznej warstewki w pobliżu granic ziarn. Zawartość chromu w pobliżu granic ziarn może więc spaść poniżej 12%, co stanowi rninimum konieczne dla pasywacji (rys. 7.20). W tych warunkach rozpuszczanie zubożałej w chrom warstewki może postępować bardzo szybko nawet w roztworach, na które stal 18/8 normalnie jest odporna.
Podać charakterystyczne cechy staliw.
Staliwo jest to stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zawierający do około 2,0% węgla, otrzymywany w procesach stalowniczych w stanie ciekłym odlewany do form odlewniczych. Jako materiał konstrukcyjny staliwo wykazuje wiele zalet, ma lepsze własności wytrzymałościowe i plastyczne w porównaniu z żeliwem, a także dobrą spawalność zwłaszcza niskowęglowe. Wykazuje jednak gorsze własności odlewnicze ze względu na skurcz do 2% i wysoka temperaturę topnienia dochodzącą do 1600°
Scharakteryzować żeliwa szare.
Węgiel w żeliwach może występować w dwóch postaciach: bądź w stanie wolnym jako grafit, bądź w postaci związanej w cementycie. W zależności od tego rozróżnia się żeliwa szare, które niezależnie od struktury osnowy (ferrytycznej, perlitycznej lub ferrytyczno-perlitycznej) zawierają wydzielenia grafitu, żeliwa szare odznaczają się niską wytrzymałością na rozciąganie i zginanie, przy dość dobrej wytrzymałości na ściskanie. Również wytrzymałość zmęczeniowa żeliw jest niewielka, ze względu na istnienie wspomnianych karbów naturalnych. Z tego samego powodu żeliwa szare są mało wrażliwe na działanie wad powierzchniowych, wszelkiego rodzaju karbów konstrukcyjnych itp. Główną zaletą żeliwa szarego są przede wszystkim dobre własności odlewnicze przejawiające się wysoką rzadkopłynnością, dobrym wypełnianiem form, mały skurczem odlewniczym (-1%) itd. Inne zalety związane z obecnością wydzielę-grafitu to: dobre własności przeciwcierne i zdolność tłumienia drgań. Charakterystycznym składnikiem strukturalnym żeliw szarych jest potrójna eutektyka fosforowa, zwana niekiedy steadytem.
Scharakteryzować własności miedzi. Co to jest miedź technicznie czysta?
Miedź jest metalem barwy czerwonawej, o gęstości 8,96 g/cm3 i temr^raturze topnienia 1083°C. Można ją przerabiać plastycznie na zimno i na gorąco, ale w przypadku przeróbki na zimno następuje utwardzenie metalu (w wyniku zgniotu), które usuwa się przez wyżarzenie rekrystalizujące (w temp. 400-600°C). Przeróbkę plastyczną na gorąco przeprowadza się w temp. 650-800°C. Cennymi własnościami miedzi są wysoka przewodność elektryczna i cieplna oraz odporność na korozję. Miedz technicznie czysta Zawiera 0,01-1,0% zanieczyszczeń, zależnie od sposobu wytwarzania i oczyszczania. Dzieli się na miedz surową, rafinowaną oraz przetopioną.
Podać ogólny podział stopów miedzi.
Ogólnie stopy miedzi, będące obecnie najbardziej rozpowszechnionymi materiałami konstrukcyjnymi po stopach żelaza i stopach aluminium, dzielą się na:
a) stopy wstępne miedzi, b) miedź stopową, c) mosiądze, d) miedzionikle, e) brązy, f) stopy oporowe miedzi.
W zależności od przeznaczenia stopy miedzi dzielą się na odlewnicze i do przeróbki plastycznej.
Scharakteryzować własności i zastosowanie mosiądzów.
Mosiądze są stopami miedzi, w których głównym składnikiem stopowym jest cynk w ilości powyżej 2%. Mosiądze odlewnicze cechuje rzadkopłynność i dobre wypełnianie form, tak że nadają się one na odlewy piaskowe, kokilowe i pod ciśnieniem. Ich wadą jest skłonność cynku do parowania i wiążące się z tym duże straty tego pierwiastka. Inną wadą mosiądzów jest duży skurcz odlewniczy. Mosiądze stosowane sana wszelkiego rodzaju części maszyn, armatury, silników itd. Z mosiądzu odlewa się m.in. śruby okrętowe, mosiądz jest wykorzystywany przez przemysł lotniczy i okrętowy. Mosiądze dwuskładnikowe: odznacza się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi, łatwo poddaje się przeróbce plastycznej na zimno i jest odporny na działanie wielu ośrodków korozyjnych. W zasadzie cynk zwiększa wytrzymałość i plastyczność stopu. Z mosiądzów dwuskładnikowych wykonuje się rurki włoskowate i chłodnicowe, wężownice, membrany manometrów, łuski amunicyjne, części tłoczne i kute. Mosiądze ołowiowe są przeznaczone na części obrabiane skrawaniem i dla przemysłu zegarowego, mosiądze specjalne, zależnie od składu chemicznego - na rury wymienników ciepła, elementy aparatury, elementy ślizgowe. Mosiądze wysokoniklowe są przeznaczone do wyrobów przedmiotów artystycznych, naczyń stołowych, widelców, łyżek, części sprężynujących aparatów, elementów głębokotłocznych. Gatunki zawierające ołów są przeznaczone na elementy obrabiane skrawaniem, szczególnie dla mechaniki precyzyjnej i optyki.
Scharakteryzować własności i zastosowanie brązów.
Brązy są stopami miedzi, w których głównym składnikiem stopowym (ponad 2% jest cyna, aluminium, krzem, beryl, ołów i inne, z wyjątkiem cynku i niklu. Brązy cynowe wykazują wyjątkowo mały skurcz odlewniczy. Jednak wskutek znacznej różnicy temperatur początku i końca krzepnięcia, brązy te mają małą rzadkopłynność i nie tworzą skupionej jamy usadowej. Rzadko więc można uzyskać odlew o dobrej ścisłości. Dzięki dużej odporności chemicznej, zwłaszcza na działanie czynników atmosferycznych, dobrej wytrzymałości i odporności na ścieranie, z cynowych brązów odlewniczych wytwarza się wszelkiego rodzaju armaturę wodną i parową, panewki do łożysk ślizgowych, odlewy artystyczne i inne o skomplikowanym kształcie. Wszystkie gatunki są dobrze skrawalne, podatne lutowanie i spawanie oraz przeróbkę plastyczną na zimno. Z brązu wytwarza się śruby i giętkie węże, śruby, sprężyny manometryczne, elementy przyrządów kontrolno-pomiarowych i połączenia wtykowe, sprężyny, membrany, sita papiernicze, rurki manometryczne elementy przyrządów.
Scharakteryzować własności aluminium. Scharakteryzować odlewnicze stopy aluminium.
Aluminium jest pierwiastkiem metalicznym, krystalizującym w układzie regularnym płaskocentrycznym Al, o gęstości 2,7 g/cm3, temperaturze topnienia 660°C i temperaturze wrzenia 2450°C. Cechuje go dobra przewodność cieplna i elektryczna, duży współczynnik rozszerzalności cieplnej i dość dobra odporność na korozję atmosferyczną, oraz na działanie wody, niektórych kwasów organicznych, dwutlenku siarki i wielu innych związków chemicznych. Wśród odlewniczych stopów aluminium można wyróżnić stopy dwuskładnikowe oraz wieloskładnikowe. Stopy aluminium-krzem charakteryzują się doskonałymi własnościami odlewniczymi i stosunkowo dobrymi własnościami mechanicznymi oraz dostateczną odpornością na korozję. Z tego względu są one szeroko stosowane na odlewy tłoków silników spalinowych, głowic cylindrów silników spalinowych, części maszyn, armatury okrętowej itd., praktycznie nie podlegają obróbce cieplnej, a ich własności mechaniczne polepsza się przez specjalne zabiegi w stanie ciekłym, zwane modyfikowaniem. Dwuskładnikowe stopy Al-Cu charakteryzują się dobrą lejnościąi stosunkowo dobrą plastycznością, ale niską wytrzymałością.
Scharakteryzować durale.
Rozróżnia się dwa rodzaje durali: bezcynkowe, których skład chemiczny zawiera się w granicachil -^5,2% Cu, 0,4^-1,8 Mg, 0,3 -^1,0% Mn, max 0,7% Si, max 0,5% Fe max 0,5% Zn, oraz durale zawierające cynk, o składzie: 1,4 + 2,0% Cu, 5 2,8% Mg, 0,2 * 0,9% Mn, 4,0 + 8,0% Zn, max 0,5% Si, max 0,5% Fe, ewentualnie kilka dziesiątych procentu chromu. W duralach bezcynkowych głównymi dodatkami stopowymi umacniającymi są miedź i magnez. Mangan dodawany jest w celu polepszenia odporności na korozję, pozostałe pierwiastki są nieuchronnymi zanieczyszczeniami. Durale zawierające cynk są najbardziej wytrzymałymi stopami aluminium wykazująjednak mniejszą podatność do przeróbki plastycznej i nieco obniżoną odporność na korozję naprężeniową.
Scharakteryzować własności magnezu.
Ze względu na swoją gęstość magnez jest zaliczany do najlżejszych metali. Temperatura topnienia czystego magnezu wynosi 650°C, temperatura topnienia stopów magnezu 460 + 650°C, w zależności od ilości i rodzaju składników stopowych.
Magnez jest metalem bardzo aktywnym chemicznie i podobnie jak aluminium, łatwo łączy się z tlenem, tworząc na powierzchni warstewkę tlenku MgO. Warstewka ta jest jednak mało szczelna i nie chroni metalu przed korozją. W temperaturze 600 650°C magnez zapala się i płonie oślepiająco białym płomieniem, co wywołuje konieczność stosowania specjalnych środków zabezpieczających przy jego topieniu i odlewaniu. Czysty magnez ma niewielką wytrzymałość i plastyczność.
Scharakteryzować stopy magnezu i podać ich zastosowanie.
Ogólnie stopy magnezu dzielą się na odlewnicze i do przeróbki plastycznej. W obu tych grupach podstawowymi typami są podwójne stopy magnez-mangan oraz wieloskładnikowe stopy magnez-alurninium-cynk-mangan i magnez-cynk-cyrkon. Stopy magnezu, podobnie jak większość stopów aluminium, można obrabiać cieplnie (przesycać i starzyć), gdyż rozpuszczalność głównych składników stopowych (alurninium, cynku i manganu) w magnezie jest ograniczona i zmniejsza się z obniżeniem temperatury. Zastosowanie stopów magnezu zależy od ich składu chemicznego i własności. Na przykład stopy odlewnicze przeznaczone sana: GA3 - korpusy pomp i armatury, GA6 - odlewy części lotniczych i samochodowych, obudowy przyrządów aparatów, GA8 - silnie obciążone części lotnicze, części aparatów fotograficznych maszyn do pisania, GRE3 - skomplikowane odlewy pracujące w temp. do 250°C; stopy przerabialne plastycznie; GA6 - na obciążone elementy konstrukcji lotniczych, poszycia samolotów i śmigłowców itd.
Scharakteryzować własności tytanu.
Tytan jest metalem o dużej wytrzymałości, zarówno w temperaturze otoczenia, jak i temperaturach podwyższonych, stosunkowo małej gęstości i dużej odporności na korozję w powietrzu, wodzie morskiej i wielu środowiskach agresywnych. W temperaturze otoczenia czysty tytan ma kolor srebrzysty i przypomina wyglądem stal nierdzewną lub nikiel. Gęstość tytanu a w temperaturze 20°C wynosi 4,507 g/cm3, tytanu p w temperaturze 900°C - 4,32 g/cm3. Tytan jest metalem paramagnetycznym. Zwiększenie ilości zanieczyszczeń w tytanie zawsze prowadzi do podwyższenia jego wytrzymałości i twardości, a obniżenia własności plastycznych, przy czym bardzo poważny wpływ wywierają nawet setne części procentu zanieczyszczeń. Szczególnie cenną własnością tytanu jest jego wielka odporność na korozję chemiczną. Istotną również cechą tytanu jest jego silne powinowactwo w stanie nagrzanym i ciekłym do gazów atmosferycznych.
Scharakteryzować ogólnie stopy żarowytrzymałe.
Stopami żarowytrzymałymi nazywa się stopy wykazujące:
dużą wytrzymałość doraźną w temperaturze otoczenia i temperaturach wysokich,
odporność na długotrwałe działanie obciążeń stałych w wysokich temperaturach
odporność na długotrwałe działanie obciążeń zmiennych w wysokich temperaturach
odporność na wielokrotne zmiany temperatury związane lub nie związane z zmianą obciążeń e) odporność na korozyjne działanie gazów w wysokich temperaturach Zasadniczym czyrmikiem określającym przydatność stopu żarowytrzymałego do danego zastosowania jest jego optymalna temperatura pracy. Temperatura ta zależy przede wszystkim od składu chemicznego stopu, ale również od wielkości i rodzaju losowanych obciążeń, dopuszczalnych odkształceń i założonego czasu pracy.
Podać własności i zastosowanie molibdenu i jego stopów.
Molibden jest metalem o temperaturze topnienia 2610°C i gęstości 10,2 g/cm3. Cechują go: wysoki moduł sprężystości, dobra odporność na gwałtowne zmiany temr^ratury (dzięki małemu współczynnikowi rozszerzalności cieplnej i wysokiej przewodności cieplnej), dobra przewodność elektryczna (około 33% przewodności Cu), stosunkowo mały przekrój czynny pochłaniania neutronów. Do jego zalet należy również dość szerokie rozpowszechnienie w przyrodzie i dobrze opracowaną technologię wytwarzania. Zasadniczą natomiast wadą molibdenu i stopów na jego osnowie jest brak odporności w podwyższonych temperaturach na korodujące działanie gazów atmosferycznych, a szczególnie tlenu, tak że stosowanie w wysokich temperaturach jest uwarunkowane specjalnymi ochronnymi pokryciami ceramicznymi. Molibden i jego stopy są stosowane w lotnictwie i kosmonautyce na dysze rakiet, części silników, przednie części skrzydeł itd.