1. Parametry wyznaczane w statycznej próbie rozciągania

Statyczna próba rozciągania- jest to próba, w której wyznaczamy parametry wytrzymałościowe i parametry przekrojowe.

Własności wytrzymałościowe:

-Granica sprężystości- naprężenie po przekroczeniu, którego powstają nieznaczne odkształcenia na poziomie 0,001 do 0,03%. R_sp=F_sp/s₀

-Granica plastyczności- naprężenie po osiągnięciu, którego następuje wyraźny wzrost wydłużenia rozciąganej próbki. R_e=F_e/s₀

-Umowna granica plastyczności- naprężenie wywołujące w próbce wydłużenie trwałe równe 0,2% długości pomiarowej. Wyznaczane dla materiałów wytrzymałych, niezbyt plastycznych. R_0,2=F_0,2/S₀

-Wytrzymałość na rozciąganie- stosunek największej siły obciągającej w trakcie próby rozciągania do pola początkowego. Zawsze większa od granicy plastyczności. R_m=F_m/s₀

Własności plastyczne:

-wydłużenie względne A₅=Δl/l₀*100%

-przewężenie względne Z=Δs/s₀*100%

2. Pomiary twardości

Twardość- opór jaki stawia materiał podczas wciskania w niego drugiego materiału.

Metody pomiaru twardości:

-metoda Brinella- wciskanie kulki stalowej (1-10mm, 29400-294N, 10-60s) [HB]

odkształcenia stałe, mierzone poprzez średnice odcisku, twardość materiałów miękkich i średnio trwałych

-metoda Wikersa- wciskanie ostrosłupa diamentowego o kącie wierzchołkowym 136^o [HV]

materiały twarde i bardzo twarde, mierzone poprzez przekątne odcisków

-metoda Rockwell'a

11 skal zależnych od metody pomiarowej

-HRC stożek diamentowy o kącie wierzchołkowym 120^o, K=100

-HRB kulka stalowa (1,58mm), K=130

F=1470N, mierzymy poprzez głębokość odkształcenia

HR=K-h/0,002

materiały średnio twarde i twarde ale przede wszystkim stal zahartowana

3. Trzy rodzaje defektów budowy krystalicznej:

-Punktowe- wady o niewielkich wymiarach, powodują odkształcenie sieci przestrzennej kryształu zwane kontrakcją, powstają podczas krystalizacji metalu oraz nagrzewania

-Wakans: brakujący atom pozycji węzłowej,

-Atom międzywęzłowy: dodatkowy atom, które zajął pozycję w luce na skutek drgań cieplnych)-

Defekt Schottky'ego- przemieszczaniu się atomu w miejsce sąsiadującego wakansu, wakans powstaje w innym miejscu sieci.

Defekt Frenkl'a- przemieszczanie się rdzenia atomowego z pozycji węzłowej do przestrzeni międzywęzłowej.

-Liniowe

-Dyslokacje krawędziowe- krawędź półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej pomiędzy nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej. Powoduje odkształcenie postaciowe i objętościowe. W zależności od położenia płaszczyzny krawędzi- dyslokacja dodatnia, gdy półpłaszczyzna leży przed płaszczyzną poślizgu oznaczamy ┴, dyslokacja ujemna, gdy półpłaszczyzna leży pod płaszczyzną poślizgu oznaczamy ┬.

-Dyslokacja śrubowa- to defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi. Powstaje odkształcenie śrubowe prawo lub lewoskrętne

-Dyslokacja mieszana- nałożona na siebie dyslokacja śrubowej i krawędziowej podczas krystalizacji

-Powierzchniowe- powstają podczas krystalizacji, wytrzymałość zależy od wielkości ziaren

- Błąd ułożenia- Zaburzona sekwencja ułożenia płaszczyzn sieciowych, Np. ABCBCA lub ABCBABC a nie ABCABC.

-Granice ziaren- monokryształy- wszystkie komórki krystalograficzne ułożone są w jednym kierunku. Materiały polikrystaliczne- materiał podzielony jest na małe obszary, gdzie wszystkie komórki ziarna ułożone są w różne strony. W zależności od kąta dezorientacji rozróżniamy: granice wąskokątowe, granica szerokokątowa.

4. Rodzaje roztworów stałych

Roztwór stały- jednorodna faza, wiązania metaliczne, struktura krystaliczna, składa się z atomów rozpuszczalnika i pierwiastka rozpuszczanego. Zależy od typu sieci, wielkości atomów, wartościowości pierwiastka.

Roztwór stały podstawowy- gdy rozpuszczalnikiem jest pierwiastek będący składnikiem stopu

Roztwór stały wtórny- gdy rozpuszczalnikiem jest faza międzykrystaliczna

Roztwór stały ciągły- jeden składnik możemy zamienić w 100% innym składnikiem

Roztwór stały graniczny- możemy jedynie w pewnym zakresie rozpuścić jeden pierwiastek w drugim

Fazy międzymetaliczne- powstają wskutek połączenia dwóch metali lub pierwiastka metalicznego z niemetalicznym. Mają uporządkowany rozkład atomów, powodują umocnienie materiałów.

5. Układ równowagi Fe-Fe₃C

Rodzaje faz:

Ferryt α jest to roztwór stały graniczny węgla w żelazie α o maksymalnej rozpuszczalności węgla 0,0218 w temperaturze 727ºC. Twardość ferrytu waha się w granicach od 70 do 90 HB.

Austenit γ jest to roztwór stały graniczny węgla w żelazie γ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11 w temperaturze 1148ºC. Faza miękka i plastyczna. Występuje w temperaturze powyżej 727ºC.

Cementyt Fe₃C jest to faza międzymetaliczna- węglik żelaza. Zawartość węgla w cementycie wynosi 6,67%. Jest twardy 750HB i kruchy. Gdy wydziela się z przy chłodzeniu z cieczy wtedy oznaczamy go jako pierwszorzędowy, gdy z austenitu oznaczamy go jako drugorzędowy, lub gdy wydziela się z ferrytu oznaczamy go jako trzeciorzędowy.

Ledeburyt- mieszanina eutektyczna austenitu i Fe₃C powstała z cieczy o zawartości węgla 4,3% w stałej temperaturze 1148ºC.

Perlit- mieszanina eutektoidalna ferrytu i Fe₃C powstała z austenitu o zawartości węgla 0,77% w stałej temperaturze 727ºC.

Typy przemian:

Przemiana eutektoidalna- austenit punktu S ulega rozkładowi na mieszaninę eutektoidalną ferrytu i cementytu, w skrócie nazywaną perlitem.

Przemiana eutektyczna- mieszanina dwóch lub więcej faz krystalicznych o określonym składzie, która wydziela się z roztworów ciekłych lub stopów w temperaturze eutektycznej.

6. Obróbka plastyczna

a)Na zimno- odkształcanie plastyczne materiału, które wywołuje wzrost gęstości defektów w sieci krystalograficznej, głównie punktowych i liniowych, a tym samym nagromadzenie energii odkształcenia, która jest tym większa, im niższa jest temperatura tego procesu.

Na gorąco- wzmocnienie w procesie kształtowania, usunięciu w całości przez rekrystalizację pasowości mikrostruktury.

b)Poślizg- podstawowy mechanizm odkształcenia metali. Polega na wzajemnym przemieszczaniu się w kierunku poślizgu jednej części kryształu względem drugiej w płaszczyznach poślizgu w wyniku ruchu dyslokacji. Budowa krystaliczna obu części kryształu pozostaje niezmieniona.

Bliźniakowanie- jednorodne ścinanie o wektor bliźniakowania kolejnych warstw atomów w płaszczyźnie biźniakowania. Zblizniaczona cześć kryształu ulega skręceniu względem części nieodkształconej w taki sposób, że ich struktury krystaliczne są symetryczne osiowo względem płaszczyzny bliźniakowania.

c)Zdrowienie- proces aktywowany cieplnie zachodzącym podczas wyżarzania poniżej temperatury rekrystalizacji w metalach uprzednio odkształconych plastycznie na zimno. Jest on związany ze zmniejszeniem defektów punktowych gęstości dyslokacji oraz zmianami w ich przestrzennym rozmieszczeniu. Podczas zdrowienia następuje dyfuzja i anihilacja.

Rekrystalizacja- proces aktywowany cieplnie zachodzącym podczas wyżarzania poniżej tempemperatury rekrystalizacji w metalach uprzednio odkształconych plastycznie na zimno. Polega na powstawaniu imigracji szerokokątowych granic ziaren. Do tego procesu potrzebny jest minimalny stopień odkształcenia.

7. Obróbka cieplna stali

a)Wyżarzanie ujednorodniające(1000-1200°C, 12-15h)- ma na celu wyrównanie składu chemicznego w całości elementu. Prowadzone po procesie odlewania lub spawania. Po nim musimy przeprowadzić wyżarzanie normalizujące.

Wyżarzanie normalizujące(30-50°C)- ma na celu rozdrobnienie ziarna podczas przemiany perlitu w austenit. Chłodzenie odbywa się w spokojnym powietrzu. Dzięki rozdrobnieniu ziarna zwiększa się granica plastyczności i udarność.

Wyżarzanie sferoidyzowane(temperatura przemiany eutektoidalnej, kilka godzin)- celem jest uzyskanie struktury zwanej sferoidytem (drobne kuliste ziarna cementytu i równoosiowe ziarna ferrytu).

Wyżarzanie stabilizujące(100-150°C, kilka godzin)- celem jest stabilizacja wymiarów.

Wyżarzanie odprężające(400-650°C, kilkanaście godzin)- ma na celu usuniecie naprężeń powstałych w wyniku krzepnięcia odlewu, spawania, skrawania. Z następnym wolnym studzeniem.

Wyżarzanie rekrystalizujące(600-700°C)- wykonuje się po przeróbce plastycznej na zimno w celu usunięcia skutków umocnienia. Jest jedynym sposobem rozdrobnienia ziarna w stalach stopowych bez przemiany alotropowej.

Wyżarzanie zmiękczające- celem jest uzyskanie małej twardości wystarczającej do obróbki skrawaniem.

b)Przemiana perlityczna(727- 500°C)- powstaje perlit (na przemian nałożone płytki ferrytu i cementytu). Charakter dyfuzyjny zarodkowanie płytek cementytu, możliwe na skutek obniżenia zawartości węgla w austenicie. W austenicie w zależności od szybkości chłodzenia perlit może mieć różną strukturę.

Przemiana bainityczna(450-250°C)- powstaje bainit (przesycony węglem ferryt z wydzieleniami węglików). Wyróżniamy:

Bainit dolny (250°C) Składa się z węglika oraz przesyconego ferrytu. Jest on twardszy od bainitu górnego, gdyż wydzielone węgliki są bardziej dyspersyjne.

Bainit górny (450°C) Składa się z cementytu oraz przesyconego ferrytu. Jest strukturą niekorzystną ze względu na kruche pękanie.

Przemiana martenzytyczna (poniżej 200°C)- powstaje martenzyt (przesycony roztwór stały węgla w żelazie α, przesycenie powoduje większą wytrzymałość, objętość i naprężenie)

Listwowy: dyslokacje, dyslokacyjny częściowo zbliźniaczony

Płytkowy: całkowicie zbliźniaczony, dyslokacyjny częściowo zbliźniaczony

c) Hartowanie objętościowe:

- Martenzytyczne- nagrzanie stali do temperatury austenityzowania, wygrzaniu w tej temperaturze o oziębieniu z szybkością większa od krytycznej w celu uzyskania struktury martenzytycznej.

-Zwykłe- uzyskuje się strukturę martenzytu z austenitem cząstkowym oraz innymi składnikami strukturalnymi, które nie ulęgają przemianom podczas obróbki cieplnej.

-Stopniowe- kolejne oziębianie w stopionej soli lub w gorącym oleju, wytrzymaniu w tej soli/oleju do wyrównania temperatury w całym przekroju obrabianego przedmiotu lub zapewniającym trwałość austenitu przechłodzonego, a następnie studzeniu zazwyczaj w powietrzu do temperatury otoczenia.

- Bainityczne- stosuje się chłodzenie z szybkością mniejsza od krytycznej lub z wygrzewaniem izotermicznym w warunkach zapewniających przebieg przemiany bainitycznej.

-Zwykle- w efekcie występuje bainit i ewentualnie austenit szczątkowy oraz martenzyt.

-Izotermiczne- oziębianie w kąpieli chłodzącej o temperaturze 250-400°C, wytrzymaniem izotermicznym by zapewnić zakończenie przemiany bainitycznej, a następnie chłodzeniem do temperarury pokojowej. Stosuje się w celu zmniejszenia odkształceń, większej ciągliwości i udarności.

Hartowanie powierzchniowe- polega na bardzo szybkim nagrzaniu warstwy wierzchniej przedmiotu,w miejscach obrobionych cieplnie do temperatury austenityzowania i następnie szybkim chłodzeniu. Podział w zależności od sposobu nagrzania: indukcyjne, płomieniowe (nagrzewane za pomocą paników gazowych), kąpielowe (wrzucamy do cieczy o temperaturze znacznie wyższej od tej, jaką chcemy uzyskać na powierzchni), kontaktowe i elektrolityczne (powierzchnia ogrzewana jest przez wiązkę lasera lub wiązka elektronów). Po tym hartowaniu wyróżniamy 3 strefy: martenzytyczna, przejściowa i strefa rdzenia.

d) Proces odpuszczania- ma na celu zmniejszenie naprężeń, które powstają po procesie hartowania i zwiększenie własności plastycznych.

• Odpuszczanie niskie- 250°C,1-3h, przy chłodzeniu z dowolną szybkością

• Odpuszczanie średnie- 250-500°C, po odpuszczaniu w temperaturze 400-500°C uzyskuje się wysoka granicę sprężystości przy dostatecznej plastyczności

• Odpuszczanie wysokie- 500°C, 2-3h, przy chłodzeniu powolnym lub przyspieszonym

Połączenie hartowania i odpuszczania niskiego - utwardzenie cieplne

Połączenie hartowania i odpuszczania wysokiego - ulepszanie cieplne

Podczas odpuszczania zmieniają się własności plastyczne i wytrzymałościowe.

8. Obróbka cieplno-chemiczna

a) Nawęglanie- nasycenie węglem warstwy wierzchniej elementów wykonanych ze stali węglowych i stopowych o zawartości węgla od 0,05-0,25%. Wykonuje się w temperaturze występowania austenitu. Celem jest wytworzenie warstwy wzbogaconej w węgiel o stężeniu na powierzchni 0,7-1% i o grubości 0,6-1,5mm, która po następnym zahartowaniu zapewni odporność na obciążenia dynamiczne. Szybkość nawęglania zależy od: temperatury, czasu trwania procesu, aktywności ośrodka i składu chemicznego stali.

Metody nawęglania:

-gazowe- największe zastosowanie przemysłowe: precyzyjna regulacja grubości warstwy nawęglonej i zawartości w niej węgla, duża szybkość procesu i możliwość hartowania przedmiotów bezpośrednio po nawęglaniu

-w ośrodkach stałych- rzadko stosowane. Proces zachodzi w skrzynkach w proszku węgla drzewnego nasyconego węglanami sodu wapnia lub baru, gdzie pod wpływem temperatury i przy niedoborze tlenu powstaje Ca będący źródłem węgla atomowego.

-w złożu fluidalnym- tworzone przez cząstki ciała stałego utrzymywane w zawieszeniu przez gorący gaz.

-próżniowe- atomowy węgiel uzyskiwany jest w wyniku reakcji rozpadu gazów (metan, propan i inne) przy obniżonym ciśnieniu.

-jonizacyjne- wygrzewanie stali w piecu próżniowym w atmosferze węglowodorów o niskim ciśnieniu z jednoczesnym przyłożeniem wysokiego napięcia stałego między obrabianym przedmiotem, a anodą. W tych warunkach następuje wyładowanie jarzeniowe i wytwarza się plazma.

b) Azotowanie- dyfuzyjne nasycanie stali azotem, w temperaturze 500-600°C, w atmosferze zawierającej wolne atomy azotu.

Azotowanie może być:

-krótkookresowe (0,5-4h)

ferrytyczne: gazowe, fluidalne, jarzeniowe

austenityczne: gazowe, fluidalne, jarzeniowe

-średniookresowe (4-20h): gazowe, fluidalne, jarzeniowe

- długookresowe(ponad 20h): gazowe, jarzeniowe

Struktura warstwy azotowanej, zwykle zbudowana jest z 2 stref:

-przypowierzchniowa nieulegająca trawieniu, składająca się z bogatych w azot węgloazotków lub azotków

-azotowania wewnętrznego, która w stalach węglowych jest roztworem stałym azotu w żelazie z wydzieleniami lub bez wydzieleń azotów żelaza.

Zalety:

-duża twardość powierzchniowa

-niewielkie odkształcenia elementów podczas azotowania

-duża wytrzymałość zmęczeniową

-odporność na korozje gazową i atmosferyczną

-zwiększona odporność na ścieranie

c) Borowanie- dyfuzyjne nasycanie borem najczęściej w proszkach lub plastrach warstwy wierzchniej stali w temperaturze 900-1000°C przez kilka godzin. Warstwy zbudowane są z borków żelaza FeB i Fe₂B, maja one strukturę iglastą ukierunkowaną prostopadle do powierzchni. Warstwy borowe charakteryzują się dużą odpornością korozyjną oraz dużą odpornością na utlenianie.

d) Chromowanie galwaniczne- jakość powłok zależy od składu i temperatury kąpieli oraz gęstości prądu. Odbywa się w wannach galwanicznych zasilanych prądem stałym z prostownika lub prądnicy prądu stałego. Stosuje się kąpiele będące wodnym roztworem bezwodnika kwasu chromowego z dodatkiem kwasu siarkowego. Możemy podzielić na chromowanie dekoracyjne oraz techniczne.

Chromowanie dyfuzyjne- nasycenie warstwy wierzchniej stopów żelaza chromem, prowadzony w środowisku stałym, gazowym lub ciekłym. Rozróżnia się dwa typy warstw powierzchniowych: w stopach o zawartości poniżej 0,15%Cr warstwa jest zbudowana z roztworu stałego w ferrycie, a powyżej warstwa zbudowana jest z węglików chromu.

9. Stopy odlewnicze żelaza

a) Staliwa- stopy żelaza z węglem niezawierające eutektyki, gdyż stężenie węgla nie przekracza w nich 2,1% wagowych. Staliwa węglowe- zawierają tylko składniki zwykłe i zanieczyszczenia z przerobu hutniczego. Wyróżniamy staliwa stopowe (dodatkowy pierwiastek metaliczny został wprowadzony celowo) i niestopowe (pierwiastki wynikające z procesu stalowniczego)

b) Żeliwo białe- nie zawiera grafitu, znaczna ilość cementytu jest powodem dużej twardości 600HB i kruchości. Charakteryzuje się mała lejnością i dużym skurczem odlewniczym. Stosowane głównie do wyrobu żeliwa ciągliwego.

Żeliwo szare- zawierają grafit, a cementyt znajduje się tylko w perlicie. Ze względu na kształt i wielkość grafitu żeliwa szare dzieli się na:

-szare zwykle (grafit płatkowy rożnej wielkości),

-modyfikowane (drobny grafit płatkowy)

-sferoidalne (grafit sferoidalny)

-wermikularne

Żeliwo szare modyfikowane- o wyższej wytrzymałości uzyskuje się dzięki zabiegowi modyfikacji polegającej na zmniejszeniu płatków grafitu. Do ciekłego stopu tuż przed odlaniem dosypuje się niewielka ilość sproszkowanego modyfikatora (stop Fe-Si z dodatkiem Ca, Al., Sr lub Ba) tworzącego zarodki krystalizacji grafitu. Osnowa żeliwa modyfikowanego jest perlit.

Żeliwo sferoidalne- podwójna modyfikacja polega na dodaniu do kadzi granulek modyfikatora, czyli stopu Fe-Si w ilości 1,2% oraz sferoidyzatorów, kadź zalewa się żeliwem, którego sklad chemiczny jest taki, że po skrzepnięciu bez modyfikatorów byłoby żelliwem baiłym. W porównaniu z szarym zwykłym ma większą wytrzymałość, plastyczność i udarność.

Żeliwo ciągliwe- uzyskuje się przez wyżarzanie grafityzujące żeliwa białego podeutektycznego. Wyróżnia się żeliwo ciągliwe: białe, czarne i perlityczne.

Aby uzyskać strukturę żeliwa ciągliwego białego, prowadzi się wyżarzanie grafityzujące odlewu obsypanego hematytem Fe₂O₃ w temp. ok. 1000°C przez kilka dni.

Strukturę żeliwa ciągliwego czarnego i perlitycznego uzyskuje się przez wyżarzanie odlewu z żeliwa białego w ośrodku obojętnym w temperaturze 950°C przez ok 2 doby. Żeliwo ciągliwe czarne powstaje przy bardzo wolnym studzeniu odlewu, jego strukturę tworzą grafit kłaczkowy i ferryt. Żeliwo ciągliwe perlityczne uzyskuje się chłodząc odlew w powietrzu lub oleju.

c) Powstawanie grafitu podczas przemiany eutektycznej sprzyjają następujące czynniki:

-duża wartość równoważnika węgla C

-obecność innych pierwiastków sprzyjających grafityzacji (Cu, Ni, Al., Ti)

-wolne chłodzenie odlewu podczas krzepnięcia (grube ścianki, forma piaskowa)

-dodatek modyfikatorów (stopy zwane żelazokrzemem z dodatkiem Ca, Al., Sr)

10. Stale

a) Stal- otrzymywany w procesach stalowniczych stop żelaza z węglem (C od kilku setnych części % wagowego do 2,11%) i innymi pierwiastkami które można podzielić cna 3 grupy:

-pierwiastki wprowadzone w procesie stalowniczym nazwa się domieszkami metalicznymi. których zadaniem jest wiązanie tlenu i siarki

-pierwiastki wprowadzone w celu zmiany właściwości stali nazywa się dodatkami stopowymi

-zanieczyszczenia decydują o czystości metalurgicznej, współtworzą w stalach odrębne fazy zwane wytrąceniami niemetalicznymi

b)Stale: stopowe, niestopowe i nierdzewne

Stale niestopowe, ze względu na jakość dzielmy na:

- jakościowe- uzyskują odpowiednie właściwości głównie w procesie stalowniczym przez obróbkę na zimno rzadziej przez obróbkę cieplną. Maksymalne stężenia głównych zanieczyszczeń wynoszą 0,045 % wag, na pogorszenie jakości stali wpływają wodór i tlen

-specjalne- gatunki o większej czystości niż stale jakościowe; zwykle przeznaczone do ulepszania cieplnego lub hartowania powierzchniowego; dokładny dobór składników i ścisła kontrola technologii wytwarzania gwarantują określony poziom właściwości mechanicznych i technologicznych

Stale stopowe (pierwiastki stopowe mogą znajdować się w roztworach stałych: ferryt, austenit, martenzyt; węglikach i we wtrąceniach niemetalicznych):

- jakościowe- stanowią odpowiednik stali niestopowych z ta istotną różnicą dotyczącą stężenia pierwiastków stopowych. 1,8% Wyróżnia się stale:

-Konstrukcyjne drobnoziarniste spawalne

-Elektrotechniczne o określonych właściwościach magnetycznych

-specjalne- uzyskiwane przez dokładną kontrolę składu chemicznego i technologii wytwarzania; grupy stali:

• szybkotnące

• narzędziowe stopowe

• łożyskowe

• maszynowe

• konstrukcyjne

Stale nierdzewne- podział według kryterium właściwości użytkowych jest następujący:

• stale odporne na korozję

• stale żaroodporne

• stale żarowytrzymałe

c)Stale narzędziowe szybkotnące

Obróbka cieplna: poddaje się hartowaniu i dwu- lub trzykrotnemu odpuszczaniu. Obróbkę cieplna wykonuje się zwykle w kąpielach solnych. Zabezpiecza to powierzchnie stali przed odwęglaniem, ze względu na mała zawartość dodatków stopowych mają mała przewodność cieplną. Nagrzewanie do temperatury austenityzowania wykonuje się dwu stopniowo stal podgrzewa się w solach o temperaturze 550- 850°C i dopiero później przenosi się do kąpieli solnej o temperaturze austenityzowania. Chłodzenie prowadzi się w oleju, a niekiedy w strumieniu sprężonego powietrza. Uzyskuje się strukturę składająca się z martenzytu, austenitu szczątkowego i nierozpuszczonych węglików następnie wykonuje się odpuszczanie po obróbce cieplnej uzyskuje się strukturę martenzytu wraz ze sferoidyzowanymi węglikami.

Spiekane stale szybkotnące- wytwarza się metodą metalurgii proszków, wytworzenie proszku stali przez rozpylenie ciekłej stali strumieniem gazu lub powietrza, a następnie prasowaniu go i spiekaniu w temperaturze 1250°C najczęściej przy izostatycznym ściskaniu.

Stale narzędziowe do pracy na zimno- stale węglowe dzielą się na:

-płytko hartujące: mają większą czystość ale mniejszą hartowność, można z nich wykonywać narzędzia których grubości nie przekraczają 20 mm

- głęboko hartujące: wytwarza się z nich narzędzia o większych rozmiarach

Hartuje się je w temperaturze 760-800°C, chłodzi się w wodzie niekiedy w oleju. Po zahartowaniu uzyskuje się strukturę martenyztyczną z austenitem szczątkowym oraz dodatkowo w stalach nadeutektoidalnych nie rozpuszczonego podczas austenityzowania cementytu kulkowego. Wydziela się w martenzycie węglik w postaci dyspersyjnych cząstek, stężenie węgla maleje i w efekcie zmniejsza się twardość. Ze wzrostem temperatury węglik ulega koagulacji aż rozpuszcza się w osnowie. W jego miejsce pojawia się cementyt. Austenit cząstkowy przemienia się w mieszaninę ferrytu i cementytu.

Stale narzędziowe do pracy na gorąco

Obróbka cieplna- zakres temperatury austenityzowania zawiera się w granicach 880-1140°C, chłodzenie prowadzi się w oleju lub w strumieniu sprężonego powietrza. Po zahartowaniu uzyskuje się strukturę martenyztyczną z austenitem szczątkowym i często także występują struktury bainityczne.

Zazwyczaj po hartowaniu pozostają nierozpuszczone sferoidalne węgliki stopowe. Twardość jest wyraźnie mniejsza niż w stalach na zimno, ale dzięki temu te stale mają lepsze właściwości plastyczne.

d)Podział stali odpornej na korozję

Stale austenityczne- Cr 17-23%, nie hartujemy. Stale te są odporne na działanie kwasów organicznych, warstwa chromu zabezpiecza przed dalszym postępem korozji, nie są odporne na chlor, posiadają niską przewodność cieplną, wysoką ciągliwość, w temperaturach ciekłego helu i azotu, dobrą spawalność.

Stale ferrytyczne- stale o niskiej zawartości węgla, mniej niż 0,1% ;Cr 13-17%, nie możemy zastosować hartowania bo nie ma tu przemiany ferrytu w austenit, przeprowadzamy jedynie obróbkę na zimno, odporne na korozje gazową, nie nadają się do spawania, może wystąpić kruchość związana z wydzielaniem węglików. Stosowane jako materiały żaroodporne.

Stal martenzytyczna- 0,2-0,4%C ,12-14%Cr hartujemy takie stale w temperaturze 950-1050°C. Musimy unikać wyższych temperatur przy odpuszczaniu oraz wolnego chłodzenia, ponieważ będą się wydzielały węgliki wysokochromowe.

12. Kompozyty

Kompozyt składa się z osnowy i umieszczonego w niej drugiego składnika o znacznie lepszych właściwościach mechanicznych

a)Podział kompozytów ze względu na osnowę:

kompozyty metalowe o osnowie ze stopu:
-metali lekkich
-srebra i miedzi
-niklu
-ołowiu i cynku

kompozyty polimerowe

kompozyty ceramiczne (materiały budowlane, materiały hutnicze, materiały stosowane w elektronice)

b) kompozyty o osnowie

-polimerowej, najczęściej stosuje się zbrojenia włóknem szklanym, węglowym, aramidowym i borowym

-utwardzalne powszechnie stosowane są epoksydy i poliestry

-termoplastyczne

-metalowej

-ceramicznej

13. Materiały ceramiczne narzędziowe

Ceramika inżynierska- wytwarzana jest w wyniku spiekania w wysokiej temperaturze bez udziału fazy ciekłej, bardzo czystych związków i wykazujące w stanie stałym postać krystaliczną bez udziału fazy szklistej oraz prawie teoretyczną gęstość.

a ) rodzaje ceramiki narzędziowej:

-tlenek aluminium- gorszy gatunek, gdyż w próbie zginania osiąga wytrzymałość do 600 MPa. Częściej stosuje się ceramikę mieszana, w skład której oprócz tlenku aluminium wchodzą węgliki tytanu, które zwiększają wytrzymałość na zginanie

-azotek krzemu- nowszy gatunek ceramiki inżynierskiej, uzyskują wytrzymałość na zginanie ponad 1000 MPa. Można ją udoskonalić przez umocnienie za pomocą wiskersów. Ceramikę azotkową przeznaczoną na narzędzia skrawające pokrywa się warstwą tlenków aby zwiększyć odporność na utlenianie.

-tlenek cyrkonu- podstawowym składnikiem jest ZrO_2, wyróżnia się ona wytrzymałością na zginanie 2500 MPa oraz zadowalającą odpornością na propagację pęknięć, jest częściej używana na elementy konstrukcyjne aniżeli na narzędzia skrawające.

14. Podział polimerów na grupy

Materiały polimerowe- materiały organiczne złożone ze związków węgla. Polimery powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi wielu grup atomów. Atomy te nazywamy monomerami.

Polimery są to ciała bezpostaciowe, czyli atomy są ułożone w sposób przypadkowy, nie ma struktury krystalicznej. Cząsteczki mogą układać się w sposób krystaliczny.

W skład polimerów wchodzą dodatki:

-Napełniacze, obniżające cenę polimeru

-Barwniki, nadające kolor

-Zmiękczacze

-Antyutleniacze, polimery w trakcie eksploatacji nie pękały i działały niezawodnie.

Polimery dzielimy na:

Termoplastyczne- po podgrzaniu przechodzą w stan plastyczny, możemy zmienić ich kształt, a po ochłodzeniu twardnieją i przyjmują taki kształt, jaki im nadaliśmy wcześniej.

Utwardzalne

Termoutwardzalne- temperatura

Chemoutwardzalne- utwardzacz chemiczny

Elastomery- polimery o dużych odkształceniach sprężystych

l₀

F

F

---