1. Wyjaśnij istotę metody obliczeniowej Grossmana, która ze stali 34Cr4 i 42CrMo4 ma większą hartowność i dlaczego?

Dla celów praktycznych porównywania hartowności różnych gatunków stali często podaje się maksymalną średnicę pręta, przy której zostaje on zahartowany na wskroś. Średnicę tę nazywa się średnicą krytyczną (Dk) i stanowi ona podstawowe kryterium hartowności stali. Za warstwę zahartowaną przyjmuje się strefę, w której występuje co najmniej 50% martenzy-tu. Metoda ta opracowana przez Grossmana polega na hartowaniu w stałych warunkach prętów z danego gatunku stali o różnych średnicach i wyznaczeniu rozkładu twardości na przekroju poprzecznym każdego pręta wzdłuż średnicy. Wyniki podaje się w postaci wykresu zmiany twardości w funkcji odległości od środka próbki. Z powodu kształtu powyższych wykresów przyjęło się określać je jako krzywe „U”.

Hartowność -zdolność materiału do utwardzania się w głąb w wyniku oziębiania,

- dla stali: zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej podczas chłodzenia od temperatury austenityzowania (miarą hartowności jest grubość warstwy zahartowanej)

Jest zależna np. od składu chemicznego (rośnie z zawartością C oraz pierwiastków stopowych).

Węgiel i wszystkie pierwiastki stopowe, z wyjątkiem Co, pod warunkiem że są rozpuszczalne w austenicie, zwiększają hartowność stali (przesuwając linie wykresu CTP w prawo). Przez dodatek tzw. intensyfikatorów, np. boru, tytanu, cyrkonu można dodatkowo wpływać na zwiększenie hartowności.

Stąd stal 42CrMo4 ma większą hartowność niż 34Cr4 ze względu na większą ilość węgla oraz na większą ilość dodatków stopowych (Mo).

2. Wpływ szybkości chłodzenia na wielkość i rozmieszczenie grafitu w żeliwach szarych

• Skład chemiczny:

Ogólnie dodatek krzemu sprzyja procesowi grafityzacji, magnez i mangan

hamują ten proces, a fosfor nie wywiera istotnego wpływu. Krzem wpływa na

zarodkowanie grafitu, w wyniki czego płatki grafitu stają się drobniejsze i

bardziej równomiernie rozmieszone. Zwiększa także skłonność do tworzenia się

grafitu, a nie cementytu podczas grafityzacji i przemiany eutektoidalnej. Siarka

powoduje zmniejszenie rzadkopłynności i zwiększenie skłonności do tworzenia

pęcherzy gazowych. Mangan zapobiega grafityzacji zabielając żeliwo.

• Szybkość chłodzenia

W miarę zwiększania szybkości następuje wzrost przechłodzenia, zmniejsza się

możliwość powstawanie

zarodków grafitu i ich wzrostu. Mogą wtedy, w zależności od grubości ścianek

odlewu, powstać różne

struktury.

• Krzem: w procesie modyfikowania dodawany najczęściej w postaci

żelazokrzemu do

ciekłego żeliwa, wpływa na zarodkowanie grafitu, w wyniku czego płatki grafitu

stają się drobniejsze i bardziej równomiernie rozmieszczone. W procesie

grafityzacji zwiększa skłonność to tworzenia się grafitu, a nie cementytu

podczas krystalizacji i przemiany eutektoidalnej

• Siarka: pogorszenie właściwości odlewniczych (poprzez zmniejszenie

rzadkopłynności i

zwiększenia skłonności do tworzenia się pęcherzy gazowych), całkowite

usunięcie siarki jest zbyt drogie lub niemożliwe więc dodaje się mangan Mangan: Zapobiega grafityzacji (zabiela żeliwo), Łatwo wiąże się z siarką,

tworząc siarczek manganu MnS lub siarczek żelaza i manganu (Fe, Mn)S

• Fosfor: Tworzy eutektykę fosforową (steadyt), która ma niską temperaturę

topnienia (około

950*C) i bardzo dużą twardość (około 500HB); jej obecność polepsza lejność i

odporność na ścieranie żeliwa .

3. Narysuj schematycznie przebieg krzywej zmiany twardości zahartowanej stali eutektoidalnej w funkcji temperatury odpuszczania. Opisz przemiany zachodzące w poszczególnych stadiach odpuszczania

• I stadium: przegrupowanie atomów C w martenzycie, początek relaksacji

naprężeń, powstawanie węglików przejściowych o dużej dyspersji, maleje

przesycenie ferrytu, maleją naprężenia, austenit szczątkowy, gęstość i

rozmieszczenie dyslokacji pozostają. Struktura martenzytu odpuszczenia

• (Fp+ ε + γsz)
  II stadium: przemiana austenitu szczątkowego, struktura martenzytu

odpuszczenia(Fp+ ε)

• III stadium: reszta nadmiaru węgla wydziela się z ferrytu, cementyt zarodkuje,

rośnie w postaci ziarenek, struktura troostytu odpuszczania(Figl+ Fe3C)

• IV stadium: koagulacja cementytu oraz rekrystalizacja zgniotu fazowego,

struktura sorbitu odpuszczania a następnie sferoidyt.

4. Jaka jest różnica między stalami trudnordzewiejącymi a odpornymi na korozję (nierdzewnymi)

Stal nierdzewna grupa stali o specjalnych właściwościach fizykochemicznych, odpornych na korozję ze strony np.: czynników atmosferycznych (korozja gazowa), rozcieńczonych kwasów, roztworów alkalicznych (korozja w cieczach). Nierdzewność uzyskuje się poprzez wprowadzenie do stali odpowiednich dodatków stopowych.

Stale trudnordzewiejące oznaczają tylko zwiększoną odporność na korozję atmosferyczną. Rdzewienie tutaj polega na wytworzeniu na powierzchni stali dość szczelnej warstwy tlenków, zabezpieczającej przed dalszym postępem korozji. Można powiedzieć, że rdzewienie stali trudnordzewiejącej, w warunkach narażenia na czynniki atmosferyczne, jest samohamowne i dzięki temu nie dochodzi do korozyjnej perforacji. 

Czyli różnica polega na tym, że nierdzewność w stalach nierdzewnych uzyskujemy poprzez dodanie dodatków stopowych, natomiast w stalach trudnordzewiejących powierzchnia stali w warunkach atmosferycznych sama tworzy warstwę ochronną (nie dodajemy dodatków stopowych).

5. Podaj podział stopów aluminium ze względu na metody wytwarzania.

Aluminium

• stopy odlewnicze

• siluminy

• Al-Cu

• Al-Zn

• stopy przerabiane plastycznie

• stopy obrabiane cieplnie (umacniane wydzieleniowo)

• Al-Cu (durale miedźowe)

• Al-Mg-Si

• Al-Si

• Al-Zn

• Inne (np. z Li)

• stopy nieobrabiane cieplnie (nieumacniane wydzieleniowo)

• aluminium niestopowe

• Al-Mn

• Al-Mg

---