Azotowanie - jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu azotem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Proces ten polega na wprowadzeniu do warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego azotu, który wiąże się z żelazem oraz innymi dodatkami stopowymi, zwłaszcza aluminium, tworząc azotki, warstwę powierzchniową stali. Utworzona warstwa zapewnia polepszenie niektórych właściwości.
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD) jest to jedna z metod obróbki cieplno-chemicznej materiałów. Służy do nanoszenia cienkich powłok na obrabiany materiał w celu zwiększenia/zmiany właściwości fizycznych, chemicznych lub mechanicznych powierzchni obrabianego materiału. Polega na wprowadzaniu do komory reakcyjnej najczęściej gazowych substratów, gdzie na gorącym podłożu zachodzą odpowiednie reakcje chemiczne.
Cynk jest metalem ciężkim o gęstości 7,133 g/cm3 krystalizującym w sieci A3. Temp. topnienia 419,5*C, a wrzenia 906*C. Cynk stosowany jest w formie powłok, odlewów, blach, drutów a także na płyty poligraficzne i do produkcji ogniw i baterii elektrycznych. Stopy cynku: znale - stopy cynku i aluminium(3-30%). Stosowany na odlewy ciśnieniowe korpusów, elementy gaźników, maszyn do pisania i liczników.
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD) - polega na krystalizacji par metali lub faz z plazmy na powierzchni docelowej. Połączenie naniesionej powłoki i podłoża ma charakter adhezyjny i zależy od czystości podłoża, dlatego też stosuje sie chemiczne (zgrubne) i jonowe (dokładne) metody oczyszczania powierzchni. Celem procesu jest wytworzenie cienkich warstw modyfikujacych fizyczne i chemiczne własności powierzchni.
Kobalt wykazuje dwie odmiany alotropowe. Gęstość 8,832 g/cm3. Temp. topnienia wynosi 1494*C a wrzenia 2900*C. Charakteryzuje się dobrą odpornością na korozje atmosferyczną, wód gruntowych i siarkowodoru. Stosowany jest do elektrolitycznego powlekania metali oraz jako lepiszcze w węglikach spiekanych. Stopy kobaltu: Żarowytrzymałe vitalium, heynes. Na magnesy trwałe permedur, permiwar, hiperco. Odlewnicze na narzędzia skrawające stellity.
Magnez należy do metali lekkich, jego gęstość wynosi 1,738 g/cm3. Temperatura topnienia Mg wynosi 649°C, a wrzenia - 1107°C. Własności wytrzymałościowe są niskie, wykazując duże powinowactwo chemiczne do tlenu i azotu.
Nawęglanie jest zabiegiem cieplnym polegającym na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej stalowego elementu. Do nawęglania używa się stali niskowęglowej by podnieść twardość powierzchni.
Nikiel: Temp. topnienia 1453, wrzenia 2730. Klasyfikacja: konstrukcyjne, oporowe, o szczególnych własnościach fizycznych. Zastosowanie: w lotnictwie, kosmonautyce, elektronice i elektrotechnice. Własności: pogarsza szkodliwe zanieczyszczenia, z Co, Fe, Cu zwiększa rezystowność.
Odkształcenie plastyczne: Poślizg - polega na wzajemnym przemieszczeniu się jednej części kryształu względem drugiej w płaszczyznach poślizgu w wyniku ruchu dyslokacji w kierunku poślizgu. Bliźniakowanie - polega na jednorodnym ścinaniu o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyznach bliźniakowania.
Przemiana bainityczna łączy w sobie cechy przemiany bezdyfuzyjnej i dyfuzyjnego przemieszczania węgla. Zachodzi przy przechłodzeniu stali do temperatury w zakresie ok. 450-200°C. W wyniku przemiany powstaje bainit, będący mieszaniną ferrytu przesyconego węglem i dyspersyjnych węglików.
Przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną i zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temperatury Ms, początku tej przemiany, przy chłodzeniu z szybkością większą od krytyczn Vk. W wyniku tej przemiany powstaje martenzyt, czyli przesycony roztwór węgla w żelazie a. Przemiana martenzytyczna zachodzi pod warunkiem ciągłego obniżania temperatury w zakresie od temperatury początku przemiany Ms, do temperatury Mf jej końca.
Przemiana perlityczna zachodzi po ochłodzeniu austenitu nieznacznie poniżej temperatury Ar1. W jej wyniku z austenitu powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem. Siłą pędną przemiany perlitycznej jest różnica energii swobodnej austenitu i mieszaniny ferrytu i cementytu.
Stal narzędziowa - stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną przy narzędziach mało odpowiedzialnych oraz użycie odpowiednich dodatków stopowych połączone z odpowiednią obróbką cieplną w przypadku odpowiedzialnych narzędzi.
Stal narzędziowa stopowa do pracy na gorąco - stale te dostarcza się w stanie zmiękczonym, zapewniająca dobrą obrabialność i jednorodny rozkład węglików w osnowie ferrytu. Narzędzia wykonane przez obróbkę skrawaniem poddaje się obróbce cieplnej składającej się z hartowania i wysokiego odpuszczania. W celu zmniejszenia naprężeń cieplnych stosuje się wielostopniowe nagrzewanie do temp austenityzowania. Aby zabezpieczyć narzędzie przed odwęglaniem i utlenianiem, nagrzewanie i wygrzewanie w temp wyższej od 650C odbywa się w piecach z atmosferami ochronnymi. Temp austen stali narzędziowych do pr na gor zawarta jest w zakresie 850-1150C i dobierana tak aby nie dopuścić do nadmiernego rozrostu ziarn austenitu pierwotnego, gdyż powoduje to zmniejszenie ciągliwości stali.
Stal narzędziowa stopowa do pracy na zimno - Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno są stosowane na narzędzia nieosiągające w czasie pracy temperatury wyższej niż 200°C. Wymaga się od nich dużej twardości i odporności na ścieranie. Poddaje się je hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu. Stale stopowe do pracy na zimno w porównaniu ze stalami narzędziowymi niestopowymi wykazują podwyższoną hartowność, powodowaną głownie zwiększonym stężeniem Mn, Cr, a w niektorych gatunkach także W, V i Ni.
Stal sprężynowa: stal używana do produkcji resorów, sprężyn i drążków skrętnych. Stale sprężynowe są stalami węglowymi zawierającymi 0.6% - 0.85% węgla stalami niskostopowymi zawierającymi dodatki krzemu, manganu, chromu i wanadu. Większość stali sprężynowych charakteryzuje się podwyższoną zawartością krzemu, która jest wymaganym dodatkiem obniżającym plastyczność stali.
Stal szybkotnąca - stal stopowa narzędziowa używana do wytwarzania narzędzi do obróbki skrawaniem przy dużych prędkościach skrawania. Wymaga się od nich zachowania twardości i kształtu, aż do temperatury +600°C. Cechę tę realizuje się przez zastosowanie dodatków stopowych - węgla 0,75-1,3% chromu 3,5-5,0%, wolframu 6-19%, wanadu 1,0-4,8%, molibdenu 3,0 do 10%, a w niektórych gatunkach także i kobaltu 4,5-10,0%, oraz odpowiednią obróbkę cieplną. W jej czasie dokonuje się wyżarzania, tak by dodatki stopowe utworzyły związki z węglem, tzw. węgliki, które w znacznym stopniu muszą się rozpuścić w ferrycie. Wymaga to bardzo uważnej i długotrwałej obróbki. Stal maraging jest to rodzaj stali w którym podstawowym mechanizmem umacniania jest wydzielanie faz międzymetalicznych w osnowie typu martenzytycznego z końcowym procesem starzenia. Stale tego typu zachowują dobre właściwości plastyczno-wytrzymałościowe w szerokim zakresie temperatur pracy.
Stale odporne na korozje dzielmy na: odporne na korozję i trudno rdzewiejące. Stale powyżej 13% Cr wykazują odporność na korozję. Stale odporne na korozje ze względu na skład chemiczny dzielimy na wysokochromowe, chromowo niklowe, chromowo niklowo manganowe. Stale typu 18% Cr i 8% Ni stal chromowo niklowa wykazuje największą odporność na korozję, mają one strukturę austenitu.
Stale odporne na ścieranie: Są to stale wysoko węglowe o zawartości 11-14% Mn. Nie nadają się do obróbki skrawaniem, gotowe elementy odlewa się w formach. Typowa stal odporna na ścieranie to stal Hadfielda zawiera 1,1-1,3%C i 12-13%Mn. Stal Hadfielda umacnia się w czasie pracy, jest stosowana na elementy narażone na ścieranie przy dużych i dynamicznych naciskach powierzchniowych, np. na kosze koparek, gąsienice do ciągników, rozjazdy kolejowe i młyny kulowe. Stopy aluminium z magnezem. Aluminium tworzy z Mg roztwór stały graniczny alfa o rozpuszczalności zmniejszającej się wraz z obniżaniem temperatury, krystalizujący w sieci A1. W zakresie stężenia do ok. 35,5% Mg występuje mieszanina eutektyczna roztworu alfa z roztworem stałym wtórnym beta na osnowie fazy elektronowej Al8Mg5 krystalizującej w sieci regularnej złożonej.
Staliwo, to stop żelaza z węglem w postaci lanej (czyli odlana w formy odlewnicze), nie poddana obróbce plastycznej o zawartości węgla do 2%.
Stopy aluminium z krzemem. Aluminium tworzy z krzemem układ z eutektyką, występującą przy stężeniu 12,6% Si, i dwoma roztworami stałymi granicznymi o rozpuszczalności składników zmniejszającej się wraz z obniżeniem temperatury. Roztwór alfa (Si w Al) wykazuje sieć A1. Aliminium w temperaturze eutektycznej rozpuszcza się w Si w bardzo niewielkim stężeniu ok. 0,07%, a w temperaturze pokojowej nie wykazuje niemal zupełnie rozpuszczalności w Si.
Stopy miedzi z krzemem inaczej nazywane brązami krzemowymi. Brązy krzemowe charakteryzują się dużymi własnościami w tem. pokojowej i podwyższonej do ok. 300˚C, dużą wytrzymałość zmęczeniową i i dobrymi własnościami ślizgowymi. Cechuje je ponadto duża odporność na korozję , dobra lejność i skrawalność. Stopy miedzi z krzemem przeznaczone do obróbki plastycznej służą na elementy apertury w przemysłach maszynowym, chłodniczym i chemicznym w tym na statki łożyska sprężyny i elementy samochodowe.
struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej, wektor Burgersa dyslokacji śrubowej jest równoległy do jej linii,
Tytan ma dwie odmiany alotropowe. Temp. topnienia wynosi ok. 1668*C a wrzenia 3260*C. Gęstość tytanu wynosi 4,507 g/cm3. Tytan jest podstawowym składnikiem wielu opracowanych i stosowanych w przemyśle stopów zawierających od jednego do kilku pierwiastków stopowych. Stopy tytanu charakteryzują się kombinacją własności wyróżniającą je spośród innych materiałów - wysoka wytrzymałość względna, żarowytrzymałość, dobra odporność na korozje. Stopy tytanu stosowane są na elementy turbin parowych, silników odrzutowych, samochodów, okrętów.
Utwardzenie wydzieleniowe - metoda obróbki cieplnej metali prowadząca w efekcie do zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Utwardzenie jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z roztworu przesyconego a w temperaturze niższej prowadzące w efekcie do zmiany właściwości stopu. Proces utwardzania składa się z dwu etapów: przesycania oraz starzenia. Przesycanie polega na nagrzaniu metalu do stanu płynnego, rozpuszczeniu składników fazy (lub faz) umacniającej i wygrzaniu stopu w tej temperaturze w celu uzyskania jednorodnego roztworu. Przy szybkim schłodzeniu otrzymuje się roztwór stały w stanie metastabilnym (przesyconym). Otrzymana struktura jest na ogół nietrwała, gdyż składnik stopowy znajdujący się w roztworze w nadmiernej ilości wykazuje tendencję do wydzielenia się. Przesycanie w niewielkim stopniu podwyższa właściwości mechaniczne stopów i w zasadzie poprzedza starzenie. Starzenie kolejny etap obróbki cieplnej stopów metali uprzednio przesyconych; polega na wygrzaniu ich w temperaturze odpowiednio niższej od temperatury przesycenia w celu wydzielenia z roztworu stałego przesyconego fazy (lub faz) o odpowiednim stopniu dyspersji, zawierającej składnik stopowy, znajdujący się w roztworze w nadmiarze. Skutkuje nawet prawie dwukrotnym zwiększeniem własności wytrzymałościowych, przy mniejszej ale wciąż stosunkowo niezłej ciągliwości.
Wady liniowe: dyslokacja krawędziowa - dyslokacja krawędziowa stanowi krawędź ekstrapłaszczyzny, tj. półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. W zależności od położenia dodatkowej
półpłaszczyzny dyslokacje mogą być dodatnie lub ujemne. Wokół dyslokacji krawędziowej występuje jednocześnie postaciowe i objętościowe odkształcenie kryształu, dyslokacja śrubowa - dyslokacja śrubowa to defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej, wektor Burgersa dyslokacji śrubowej jest równoległy do jej linii, dyslokacja mieszana - to połączenie dyslokacji krawędziowej i śrubowej
Wady punktowe: wakanse- wolne węzły w sieci krystalicznej, powodują wokół nich lokalne odkształcenia sieci. Wolne węzły - atomy opuszczają węzły sieci na skutek drgań cieplnych, powodują ekspansje sieci. Obecność wad punktowych powoduje odkształcenie sieci przestrzennej kryształu. Liczba wad punktowych budowy krystalicznej jest zależna od temp. Podwyższenie temp. powoduje zwiększenie ilości defektów punktowych. Wady budowy krystalicznej w istotny sposób wpływają na własności wytrzymałościowe i plastyczne metali.
Węglikostale spiekane należą do najdroższych tworzyw narzędziowych. Do ich produkcji są stosowane głównie węgliki tytanu TiC, niemal zupełnie nie ulegające rozpuszczaniu w osnowie stalowej podczas obróbki cieplnej, której poddaje się narzędzia lub inne elementy wykonane z tych materiałów. Są produkowane dwoma sposobami: przez spiekanie porowatego szkieletu z proszku węglika tytanu i następnie nasycanie szkieletu ciekłą stalą, -klasycznymi metodami metalurgii proszków przez mieszanie proszków TiC i proszków odpowiedniej stali, prasowanie i następnie spiekanie.
Wpływ pierwiastków: Cr - zwiększa twardość, wytrzymałość, granice plastyczności, odporność na korozje, pogarsza podatność na obróbkę plastyczną, Mn - zwiększa wytrzymałość, pogarsza twardość, granice plastyczności, skrawalność, podatność na obróbkę plastyczna, Co - zwiększa twardość, wytrzymałość, granice plastyczności, odporność na zużycie, zmniejsza podatność na obróbkę plastyczna. Ni zwiększa twardości, wytrzymałości, granicy plastyczności, zmniejsza krytycznej szybkości chłodzenia, podatności na obróbkę plastyczną, skrawalności. W zwiększa twardości, żarowytrzymałości, węglikotwórczości, odporności na zużycie,
zmniejsza wydłużenia, przewężenia, krytycznej szybkości chłodzenia, skrawalności. Mo
zwiększa twardości, wytrzymałości, żarowytrzymałości, udarności, węglikotwórczości, zmniejsza: wydłużenia, przewężenia, podatności na obróbkę plastyczną, skrawalności.
Żeliwo odlewniczy stop żelaza z węglem o zawartości 2-4% węgla w postaci cementytu lub grafitu oraz innych pierwiastków stopowych.