1.DEFINICJA NAUKI O MATERIAŁACH I JAKIE SĄ JEJ ZADANIA

Nauka o materiałach jest wiedza o budowie i własnościach tworzyw w stanie stałym. Oparta na fizyce i chemii ciała stałego. Rozpatruje rzeczywiste struktury materiałów i ich powiązania z własnościami. Podstawowym zadaniem nauki o materiałach jest wyjaśnienie istoty zjawisk prowadzących do określonej reakcji materiału na bodziec i ujawnienie możliwości sterowania tymi własnościami generowanymi na rożnych poziomach jego struktury.

2.OPIS SCHEMATU ZALEŻNOŚCI ZACHODZĄCYCH POMIĘDZY MIKROSTRUKTURĄ A PROCESEM, WŁASNOŚCIAMI A MATERIAŁEM.

Podstawą do zrozumienia „odpowiedzi” materiału na zmiany temperatury, ciśnienia i składu jest termodynamika.
Krytyczny związek pomiędzy procesem technologicznym, a mikrostrukturą i właściwościami materiału wymaga znajomości odpowiednich reguł termodynamicznych zwanych zasadami.

Proces termo-mechaniczny opisuje całokształt operacji kształtowania i operacji cieplnych po wykonaniu których uzyskujemy półwyrób i wyrób finalny o nowych podwyższonych właściwościach.

3.DEFINICJA MATERIAŁÓW W UJECIU TECHNICZNYM I ICH DWIE PODSTAWOWE KATERGORIE.

Materiałami w pojęciu technicznym nazywamy ciała stale o własnościach umożliwiających ich stosowanie do wytwarzania produktów.

Najogólniej wśród materiałów o znaczeniu technicznym wyróżnić można:

• materiały naturalne wymagające jedynie nadania kształtu do zastosowania technicznego

• materiały inżynierskie niewystępujące w naturze lecz wymagające zastosowania zwykle złożonych procesów wytwórczych do ich przystosowania do potrzeb technicznych po wykorzystaniu surowców dostępnych w naturze
  

Podstawowe grupy materiałów inżynierskich

Materiały inżynierskie:

• Metale i ich stopy

• Polimery

• Materiały ceramiczne

• Materiały kompozytowe

Materiały wchodzące w skład danej grupy charakteryzują się podobnymi technologiami wytwarzania lub przetwarzania oraz bardzo często podobnymi zastosowaniami.

Z punktu widzenia funkcjonalnego materiały inżynierskie dzielimy na:

• Materiały konstrukcyjne- główna funkcja przenoszenie obciążeń, najistotniejsza właściwość- wytrzymałość mechaniczna

• Materiały do pracy w niskiej i wysokiej temperaturze

• Odporne na korozję

• Materiały łożyskowe i sprężynowe

• Materiały funkcjonalne- posiadają pewny szczególne własności decydujące o ich wykorzystaniu

• Materiały magnetyczne

• Z pamięcią kształtu

• Optyczne

• Elektryczne

• Fotoczułe

Do materiałów inżynierskich zalicza się:

• Metaliczne(metale, stopy)

• Niemetaliczne- organiczne (ceramika zaawansowana, szkła materiały na osnowie węgla

• Organiczne wielocząstkowe (polimery

• Kompozytowe - tzw. Utworzone z co najmniej 2 komponentów różniących się między sobą właściwościami i naturą, dobranych w taki sposób, że zachowują swoją odrębność. Kompozyt uzyskuje własności lepsze lub nowe w porównaniu z własnościami tworzących go komponentów.

5. KLASYFIKACJA WIĄZAŃ POMIĘDZY ATOMAMI

Wiązania między atomami:

• Pierwotne: atomowe (kowalencyjne), jonowe, metaliczne

• Wtórne: Van der Waalsa, wodorowe

6. WIĄZANIA PIERWOTNE (SILNE) I WTÓRNE (SŁABE)

Wiązania pierwotne (silne, rozrywają się topią w temp. 1000-5000K):

• Jonowe

• Atomowe (kowalencyjne)

• Metaliczne,

Wiązania wtórne (słabe, rozrywają się, topią w temp 100-500K):

• Van der Waalsa

• Wodorowe

Pierwotne - charakteryzują się wysoką energią wiązania

Wtórne - niska energia wiązania

Wiązania jonowe - gdy elektrony walencyjne jednego atomu elektrododatniego są połączone przez drugi atom elektroujemny.

Związki połączone wiązaniem jonowym charakteryzuje:
krystaliczna budowa
dobra rozpuszczalność w wodzie
wysoka temperatura topnienia
przewodnictwo elektryczne - zarówno w roztworze jak i w stanie stopionym przewodzą prąd elektryczny.

Wiązania atomowe (kowalencyjne) - polega uwspólnieniu par elektronów (wiązanie pojedyncze), dwóch wspólnych par elektronów (wiązanie podwójne) lub trzech wspólnych par elektronów (wiązanie potrójne), przez dwa atomy, z których każdy dostarcza do wytworzenia wspólnego dubletu (lub dubletów) taką samą liczbę niesparowanych elektronów. Poza gazami występują też w substancjach stałych : Si, Ge, diament.

Związki kowalencyjne (tworzące wiązania kowalencyjne), tworzą w stanie stałym sieć krystaliczną zbudowaną z odrębnych cząsteczek.
Mają niskie temperatury topnienia i wrzenia, rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych lub słabo polarnych.
Skroplone związki kowalencyjne i ich roztwory, nie przewodzą prądu elektrycznego, ponieważ nie ulegają dysocjacji.

Wyst: cząsteczki: tlenu O_2, dwutlenku węgla CO_2, Kryształy^: diament, krzem, german

Wiązania metaliczne - dotyczą wiązań występujących między atomami metali, występują w dużych skupiskach atomów pierwiastków metalicznych, które po zbliżeniu się na wystarczająco małą odległość oddają swoje elektrony walencyjne na rzecz całego zbioru atomów. Elektrony walencyjne przemieszczają się swobodnie pomiędzy rdzeniami atomowymi. Wiązanie metaliczne może istnieć w stanie stałym lub ciekłym.

Właściwości metali wiążą się z istniejącym wiązaniem metalicznym:
dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne można uzasadnić ruchliwością elektronów należących do gazu elektronowego;
połysk metaliczny wynika stąd, że pod wpływem światła widzialnego, elektrony znajdujące się na powierzchni kryształu wykonują drgania o częstotliwości promieniowania padającego. Promienie odbite mają taką samą częstotliwość jak promienie padające, co postrzegamy jako charakterystyczny połysk metalu;
plastyczność - ciągliwość, kowalność metali, tłumaczy się brakiem w krysztale kierunków uprzywilejowanych, a więc można przesuwać płaszczyzny sieciowe i powodować pęknięcia metali.

Wiązania wtórne - występują między wszystkimi atomami lub cząsteczkami, lecz ich obecność może być stwierdzona, jeżeli występuje choć jedno z trzech wiązań pierwotnych.

Wiązania wodorowe - jest to słabe oddziaływanie między związanym wodorem i atomem pierwiastka o dużej elektroujemności, ulokowanym w drugiej cząsteczce. Najczęściej są to atomy fluoru, chloru, tlenu i węgla - jeżeli ten jest związany z pierwiastkiem silnie elektroujemnym. Wszystkie te atomy posiadają wolną parę elektronową.

Wiązania Van der Waalsa - siły Van der Waalsa występują między dipolami cząsteczek lub atomów. Elektryczne dipole występują w przypadku przemieszczenia się ładunków dodatnich i ujemnych w atomie lub cząsteczce.

Siły van der Waalsa są słabe jeżeli chodzi o małe cząsteczki, jednak w przypadku większych cząsteczek mogą one być silniejsze nawet od wiązań chemicznych (dzieje się tak na przykład w tworzywach sztucznych czy smarach). Ma to również wpływ na temperatury wrzenia substancji. Obserwuje się zwykle znaczne wartości temperatur wrzenia dla cząsteczek o dużych rozmiarach, natomiast małe wartości temperatur wrzenia dla cząsteczek mniejszych.

7. JAK OPISUJEMY WŁŚCIWOŚCI MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH (MECHANICZNE, FIZYKO-CHEMICZNE, TECHNOLOGICZNE ETC.)

Dokonując wyboru materiału konstruktor musi wziąć pod uwagę:

• Podatność do kształtowania

• Łatwość obróbki skrawaniem

• Wytrzymałość mechaniczna w niskich temperaturach

• Odporność na korozję

• Odporność na ścieranie

• Własności elektryczne

• Odporność na promieniowanie

• Cena materiału, jego obróbki

WŁASNOŚCI FIZYCZNE

• Gęstość

• temperatura topnienia (1538°C - żeliwo, 660°C - aluminium)

• przewodność cieplna

• rozszerzalność cieplna

• przewodność elektryczna

• przewodność magnetyczna

• pojemność cieplna - to ilość ciepła potrzebna do podniesienia temperatury substancji o 1°C, natomiast przypadająca na jednostkę masy substancji nazywa się ciepłem właściwym

Rozszerzalność cieplna charakteryzuje nam zmianę wymiarów substancji wraz ze zmianą temperatury. Przyrost długości przypadający na jednostkę długości spowodowany wzrostem temperatury o 1°C nazywamy współczynnikiem temperaturowej rozszerzalności liniowej.

Przewodność cieplna jest określana współczynnikiem przewodności cieplnej. Jest nim ilość ciepła, która w jednostce czasu przepływa przez jednostkę, gdy różnica temp. W ciele przewodzącym równa jest 1°C na jednostkę długości.

WŁAŚCIWOŚCI ELEKTRYCZNE

• Przewodność elektryczna jest odwrotnością rezystencji, czyli jest miarą podatności elementu na przepływ prądu elektrycznego.

• Przewodność elektryczna właściwa to przewodność elektryczna przewodnika jednorodnego o oporze właściwym 1Ω/m. Jednostka: simens/m.

WŁASNOŚCI MAGNETYCZNE

• Materiały diamagnetyczne ustawiają się w stałym polu magnetycznym prostopadle do kierunku linii sił pola. Brmut, cynk, miedź.

• Materiały paramagnetyczne ustawiają się w stałym polu magnetycznym równolegle do kierunku linii sił pola. Aluminium, chrom, mangan.

• Materiały ferromagnetyczne umieszczone w polu magnetycznym wraz ze wzrostem natężenia tego pola ulegają namagnesowaniu i po usunięciu z pola magnetycznego wykazują samoistne własności magnetyczne. Żelazo w temp. Otoczenia, nikiel, kobalt oraz niektóre ich tlenki i węgliki.

WŁASNOŚCI CHEMICZNE

• odporność materiału na działanie środowiska, w którym przebywają stale

• materiały najczęściej spotykane w budownictwie wykazują tendencję do utleniania się (korozja chemiczna) lub ulegają jonizacji obecności elektrolitu.

WŁASNOŚCI TECHNOLOGICZNE

Odlewnicze oceniane są na podstawie:

- jednorodności składu chemicznego w całej masie odlewu

- skurczu podczas stygnięcia - skurcz ma wpływ na powstawanie w gotowym przedmiocie naprężeń mogących powodować pęknięcia.

- lejności (zdolności do wypełniania formy) - jej miarą jest odległość na jaką płynie metal w znormalizowanej formie ustawionej poziomo i mającej kształt pręta lub spirali.

Do celów odlewniczych -> stopy o małej różnicy temp. Początku i końca krzepnięcia, gdyż wówczas segregacja składników nie jest zbyt duża.

Skrawalność - podatność do obróbki skrawaniem. Metale charakteryzujące się dobrą skrawalnością mają małą wytrzymałość mechaniczną. Skrawalność ocenia się na podstawie trwałości ostrza, oporów skrawania, gładkości powierzchni okrawanej i postaci wióra.

Ścieralność - podatność materiału do zużywania się wskutek tarcia ślizgowego. Miarą ścieralności jest zmniejszenie masy badanej próbki spowodowane tarciem twardej tarczy o badany materiał.

Spawalność - podatność materiału o danej wrażliwości na spajanie do utworzenia, w określonych warunkach, złącza metalicznie ciągłego wymaganej użyteczności.

WŁASNOŚCI PLASTYCZNE

Bada się je na podstawie prób zginania, nawijania drutu, kucia, tłoczności mających wykazać podatność materiału do stałych odkształceń.

Pomiary twardości:

1). Pomiary Brinalla - polega na wciskaniu wgłębnika w badany materiał oraz pomiaru średnicy odcisku.

2). Metoda Rockwella - polega na dwustopniowym wciskaniu wgłębnika w badany materiał oraz pomiarze trwałego przyrostu głębokości odcisku po odciążeniu.

3). Metoda Vickersa - polega na wciśnięciu w metal diamentowego ostrosłupa. Wynikiem pomiaru udarności w próbie Charpy'ego jest praca łamana.

Pomiar przełomu:

- charakter przełomu (kruchy, ciągliwy, mieszany)

- udział powierzchni przełomu kruchego i ciągliwego

Próba pełzania - mierzymy wydłużenie materiału pod niezmiennym odciążeniem w miarę upływu czasu stosunek wydłużenia do czasu jego powstawania nazywa się prędkością pełzania.

Wytrzymałość zmęczeniowa - z reguły obciążenia elementów konstrukcyjnych się zmieniają (np. okresową swoją wartość w czasie). Są to obciążenia zmienne, a naprężenia przez nie wywołane nazywamy naprężeniami zmiennymi.

8. TYPOWE WŁAŚCIWOŚCI PODSTAWOWYCH GRUP MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH

METALE

• Wysoka przewodność cieplna i ciepło właściwe

• Podatność na odkształcenia plastyczne

• Przewodność elektryczna malejące ze wzrostem temp.

• Nieprzezroczystość i połysk metaliczny

• Odporność na obciążenia udarowe

• Wysoka podatność do krystalizacji w czasie krzepnięcia

Stopy metali mają dużą gęstość, ponieważ zbudowane są z ciężkich atomów o gęstym upakowaniu.

CERAMIKA

• Wysoka trwałość i kruchość

• Większa od metali odporność na działanie wysokiej temp. I agresywnego chemicznie środowiska

• Mała przewodność i rozszerzalność cieplna

• Właściwości izolacyjne (najczęściej) ale także półprzewodniki i wysokotemperaturowe nadprzewodniki

Materiały ceramiczne w większości mają gęstość mniejszą od metali.

POLIMERY

• Mała wytrzymałość mechaniczna i cieplna

• Mała gęstość

• Odporność na czynniki atmosferyczne i chemiczne

• Własności izolacyjne - elektryczne i cieplne

• Słabo odbijają światło - mają tendencję do przezroczystości

Polimery mają małą gęstość, gdyż są zbudowane z węgla i azotu.

Pianki polimerowe cechują się natomiast bardzo dużym udziałem porów.

9. METODY KSZTAŁTOWANIA STRUKTURY I WŁASNOŚCI MATERIAŁÓW INŻYNIERSKICH (ODLEWANIE, OBRÓBKA PLASTYCZNA, OBRÓBKA CIEPLNA)

• ODLEWANIE METALI - polega na wlaniu ciekłego metalu lub stopu do formy, która ma kształt gotowego wyrobu lub półwyrobu.

Klasyczne metody odlewania:

• W formach piaskowych

• W formach metalowych

Przedmioty wykonane wyłącznie na drodze odlewania są najtańsze lecz mają więcej wad i gorsze właściwości mechaniczne niż przedmioty wytworzone innymi metodami.

Przykłady elementów odlewanych: klocki hamulcowe, pierścienie tłokowe, cylindry silników, korpusy maszyn.

KRYSTALIZACJA - jest podstawową techniką odlewania. Jest to proces przejścia ciekłej substancji w stan stały o budowie krystalicznej. Przejściu ze stanu krystalicznego w stan ciekły towarzyszy pochłanianie określonej ilości energii.

Krzepnący metal wydziela do otoczenia tę samą ilość ciepła zwaną ciepłem krystalizacji.

Do zajścia krystalizacji niezbędne jest przechłodzenie ciekłego metalu.

PRZECHŁODZENIE I STOPIEŃ PRZECHŁODZENIA

Krystalizacja przebiega przez zarodkowanie w wzrost zarodków krystalizacji.

Zarodki krystalizacji - zespoły bliskiego uporządkowania w fazie ciekłej o wielkości większej od krytycznej.

Czynniki wpływające na przebieg krystalizacji:

1). Przechłodzenie

2). Max temp. Nagrzania ciekłego metalu pod odlewaniem i czas wygrzewania w tej temp.

3). Temp. Odlewania

4). Sposób odlewania

5). Szybkość chłodzenia

6). Jakość materiału, w szczególności stopień zanieczyszczeń utrąceniami niemetalicznymi

7). Napięcie powierzchniowe metalu w temp. Krzepnięcia

8). Wstrząsy mechaniczne, drgania, ultradźwięki

Szybkość krystalizacji zależy od:

• Szybkości zarodkowania - liczby zarodków krystalicznych tworzących się w ciągu jednostki czasu w jednostce objętości cieczy

• Liniowej szybkości krystalizacji - szybkości przesuwania się frontu krystalizacji

Przy nieznacznym przechłodzeniu (małej szybkości krystalizacji) metal ma strukturę gruboziarnistą.

Ze zwiększeniem szybkości przechłodzenia liniowa szybkość krystalizacji wzrasta wolniej od szybkości zarodkowania, metal ma strukturę drobnoziarnistą.

Przy bardzo durzysz szybkościach chłodzenia szybkość zarodkowania w liniowa szybkość zarodkowania i liniowa szybkość krystalizacji są równe zeru.

struktura gruboziarnista struktura drobnoziarnista

OBRÓBKA PLASTYCZNA

Metoda obróbki metali i ich stopów polegająca na wywieraniu narzędziem na obrabiany materiał nacisku przekraczającego granicę jego plastyczności, mającego na celu trwałą zmianę kształtu i wymiarów obrabianego przedmiotu. Proces kształtowania może przebiegać w warunkach: na gorąco, na półgorąco lub na zimno (klasyfikacja ta zależy od temperatury rekrystalizacji odkuwki). Podczas obróbki plastycznej na zimno tj. poniżej temperatury rekrystalizacji danego materiału uzyskuje się poprawę własności mechanicznych.

Zalety:

• Oszczędność materiału

• Stosunkowo niskie koszty jednostkowe

• Polepszenie własności fizykalnych i mechanicznych przerobionego materiału

• Przeróbka plastyczna zachowuje ciągłość włókien

• Możliwość nadawania skomplikowanych kształtów

Wady:

• Wysoki koszt maszyn i narzędzi do tłoczenia

Obróbkę plastyczną wykonuje się w trzech zakresach temperaturowych:

• na zimno (duże siły, duża dokładność) do 0,4* T_t

• na ciepło, półgorąco (średnie siły, średnia dokładność) od 0,4 do 0,6*T_t

• na gorąco (małe siły, mała dokładność) od 0,6 do 0,9*T_t

T_t - temp. Topnienia

Rodzaje obróbki plastycznej:

• Kształtowanie brył

• kucie

• matrycowe

• swobodne

• walcowanie

• wzdłużne

• poprzeczne

• skośne

• poprzeczno-klinowe

• ciągnienie

• wyciskanie

• wyciskanie współbieżne

• wyciskanie przeciwbieżne

• wyciskanie dwukierunkowe

• wyciskanie poprzeczne

• Kształtowanie blach

• cięcie (rozdzielenie materiału bez powstawania wiórów)

• gięcie

• formowanie elektrodynamiczne

• tłoczenie

• walcowanie

• Inne

• nagniatanie

• nitowanie

• łączenie wybuchowe

• łączenie beznitowe

OBRÓBKA CIEPLNA

Obróbka cieplna - zbiorcza nazwa obróbek materiałów metalowych polegających na odpowiednim nagrzewaniu, wygrzewaniu i chłodzeniu do zadanych temperatur i z określoną szybkością, w celu zmiany własności stopu w stanie stałym. Celem stosowania operacji i zabiegów obróbki cieplnej jest np. zmiana własności mechanicznych i plastycznych poprzez zmianę struktury. Operacje te przeprowadza się również z zastosowaniem dodatkowych czynników np. obróbki mechanicznej lub chemicznej.

Hartowanie:

Hartowanie martenzytyczne - chłodzenie z temp. Austenityzowania wykazuje się w sposób ciągły w praktyce stale niestopowe chłodzi się w wodzie, natomiast stopowe mogą być chłodzone wolniej np. w oleju, w niektórych przypadkach nawet w powietrzu. Stale zahartowane cechują się bardzo dużą twardością (- powyżej 60-65 HRC w zależności od stężenia węgla), pozostałymi własnościami wytrzymałościowymi, niskimi własnościami plastycznymi i dużą kruchością.

Hartowanie bainityczne zwykłe - charakteryzuje się chłodzeniem ciągłym z szybkością mniejszą od krystalicznej. Celem jest uzyskanie struktury bainitu, ewentualnie z martenzytem oraz austenitu cząstkowego. Uzyskuje się większe własności plastyczne i większą udarność stali niż po hartowaniu martenzytowym i wysokim odpuszczaniu.

Hartowanie objętościowe i powierzchniowe

• hartowanie objętościowe - gdy austenityzowanie obejmuje całą objętość obrabianego cieplnie przedmiotu a grubość warstwy zahartowanej zależy wyłącznie od własności materiału i szybkości chłodzenia

• hartowanie powierzchniowe - obejmuje jedynie warstwę wierzchnią przedmiotu

Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temp. Niższej od AC1 i ochłodzeniu do temp. pokojowej.

W zależności od temp. odpuszczanie może być:

• Niskie - temp 150-200°C, stosowane głównie dla narzędzi, sprężyn, mają dużą wytrzymałość i odporność na ścieranie

• Średnie - temp. 250-500°C, do sprężyn, resorów i innych części maszyn, twardość stali ulega niewielkiemu zmniejszeniu

• Wysokie - temp. >500°C, osiągnięcie możliwie dobrych własności plastycznych stali, dla elementów maszyn od których wymagana jest wysoka granica plastyczności Re.

W wyniku odpuszczania zwiększają się wszystkie składniki określające plastyczność stali i odporność na pękanie (udarność). Im temp. odpuszczania jest większa tym udarność jest większa.

10. OPIS PROCESU KRYSTALIZACJI METALI

KRYSTALIZACJA - jest podstawową techniką odlewania. Jest to proces przejścia ciekłej substancji w stan stały o budowie krystalicznej. Przejściu ze stanu krystalicznego w stan ciekły towarzyszy pochłanianie określonej ilości energii.

Krzepnący metal wydziela do otoczenia tę samą ilość ciepła zwaną ciepłem krystalizacji.

Do zajścia krystalizacji niezbędne jest przechłodzenie ciekłego metalu.

PRZECHŁODZENIE I STOPIEŃ PRZECHŁODZENIA

Krystalizacja przebiega przez zarodkowanie w wzrost zarodków krystalizacji.

Zarodki krystalizacji - zespoły bliskiego uporządkowania w fazie ciekłej o wielkości większej od krytycznej.

Czynniki wpływające na przebieg krystalizacji:

1). Przechłodzenie

2). Max temp. Nagrzania ciekłego metalu pod odlewaniem i czas wygrzewania w tej temp.

3). Temp. Odlewania

4). Sposób odlewania

5). Szybkość chłodzenia

6). Jakość materiału, w szczególności stopień zanieczyszczeń utrąceniami niemetalicznymi

7). Napięcie powierzchniowe metalu w temp. Krzepnięcia

8). Wstrząsy mechaniczne, drgania, ultradźwięki

Szybkość krystalizacji zależy od:

Szybkości zarodkowania - liczby zarodków krystalicznych tworzących się w ciągu jednostki czasu w jednostce objętości cieczy

Liniowej szybkości krystalizacji - szybkości przesuwania się frontu krystalizacji

Kolejne etapy krystalizacji:

11. OPIS ZJAWISK ZACHODZĄCYCH W PROCESIE KSZTAŁTOWANIA PLASTYCZNEGO METALI I JEGO WPŁYW NA ZMIANY WE WŁASNOŚCIACH

Materiał plastyczny poddany wzrastającemu obciążeniu na zimno przechodzi przez następujące stadia:

• Odkształcenie sprężyste (odwracalne)

• Odkształcenie plastyczne (nieodwracalne)

• Zerwanie (dekohezja)

Odkształcenie sprężyste- jest to takie odkształcenie materiału spowodowane przez działanie naprężeń wywołanych przez siłę zewnętrzną lub naprężeń własnych, które zanika po zdjęciu naprężeń.

Odkształcenie sprężyste metali zachodzi poprzez przemieszczenie się atomów na odległość nie większą niż odległości sieciowe dzięki czemu nie następują zasadnicze zmiany w odłożeniu atomów sieci, zachodzi tylko zwiększenie energii ciała odkształconego np. ściskanego lub rozciąganego pręta lub sprężyny

Odkształcenie plastyczne- jest to odkształcenie materiału spowodowane przez działanie naprężeń które powstają po zdjęciu naprężeń

Mechanizm odkształcania plastycznego metali na zimno:

Początkowo odcinek na wykresie rozciągania jest dokładnie prostoliniowy tylko da monokryształów. W materiałach polikrystalicznych odcinek ten ma pewną krzywiznę wynikającą z obecności wielu ziaren o różnej orientacji oraz obecności dyslokacji.

Metale często wykazują górną i dolną granice plastyczności:

• Górna granica plastyczności - jest to naprężenie rozciągające w momencie małego wydłużenia od którego występuje krótkotrwały spadek siły

• Dolna granica plastyczności- jest to najmniejsze naprężenie rozciągające występujące po przekroczeniu górnej granicy ( w przypadku gdy istnieje więcej niż jedno, pierwszego nie bierze się pod uwagę)

Odkształcenia plastyczne metalu powodują zmiany:

• Kształtu i wymiaru elementów

• Mikrostruktury

• Stanu naprężeń

• Właściwości

Skutki odkształcenia plastycznego metalu na zimno:

• Umocnienie odkształceniowe - wzrost ilości defektów

• Zmiany właściwości fizycznych i chemicznych metali wywołanych odkształceniem plastycznym

• Spadek przewodności elektrycznej, przenikalności i podatności magnetycznej

• Wzrost histerezy magnetycznej

• Spadek odporności na korozję

12. CO TO JEST PRZERÓBKA PLASTYCZNA NA ZIMNO I GORĄCO. POKAZAĆ RÓŻNICĘ.

Ogólny podział obróbki plastycznej:

• Obróbka na zimno (następuje zgniot i umocnienie),

• Obróbka na gorąco (zachodzi rekrystalizacja materiału),

Obróbka na gorąco

Rekrystalizacja - zespół zmian w strukturze metalu pochodzących od utworzenia nowych ziaren.

Etapy zmian struktury i własności wywołane odkształceniem plastycznym na gorąco:

Zdrowienie - procesy prowadzące do zmieszania gęstości defektów punktowych. Proces zdrowienia polega na częściowym usunięciu skutków zgniotu zachodzące podczas wygrzewania zgniecionych materiałów w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji.

Rekrystalizacja pierwotna - polega na utworzeniu zarodków nowych ziaren i wzroście przez migrację

Rozrost ziaren - po zakończeniu krystalizacji pierwotnej następuje dolny wzrost wielkości ziarna. Jeśli średnica powstałych ziaren jest statycznie jednorodna to jest to normalny wzrost ziaren, jeśli nie następuje rekrystalizacja wtórna.

Temperatury rekrystalizacji niektórych metali:

Stal - 600 do 1100oC - tzw. wyżarzanie rekrystalizujące;

Ołów 15 do 20oC;

Cyna ok. 20oC;

Miedź ok. 200oC:

Cechy obróbki plastycznej na gorąco:

Wzmocnienie w procesie kształtowania - usunięte w całości przez rekrystalizację;

Równomierna mikrostruktura;

Usunięta pasowość mikrostruktury;

Wytrzymałość wyższa wzdłuż włókien - kierunek obciążenia zgodny z kierunkiem włókien;

Obróbka na zimno

Umocnienie materiału w procesie odkształcania na zimno. Cechą charakterystyczną przeróbki plastycznej na zimno jest zjawisko umocnienia występujące w czasie odkształcania. Zjawisko to powoduje wzrost właściwości wytrzymałościowych, twardość oraz spadek własności plastycznych (wydłużenie, przewężenie). Następuje też spadek własności technologicznych drutu. Charakter umocnienia jest różny dla różnych metali i stopów. Rozróżniamy metale o małej i dużej intensywności umocnienia.

Zgniot -Zespół zmian zachodzących w metalu lub stopie wywołanych obróbką plastyczną na zimno; wynika ze zmiany struktury metalu (m.in. zwiększenia gęstości dyslokacji lub stężenia defektów punktowych) i przejawia się wzrostem jego twardości i wytrzymałości, spadkiem plastyczności, przewodności elektronu i odporności na korozję, zmniejszeniem gęstości; poprawienie właściwości wytrzymałościowych w wyniku zgniotu jest zwane umocnieniem przez zgniot.

Cechy obróbki plastycznej na zimno:

- Intensywne wzmocnienie;

- Włóknista struktura;

- Brak śladów zdrowienia i rekrystalizacji;

- Gwałtowny wzrost wytrzymałości;

- Zmniejszenie plastyczności;

Walcowanie- Walcowanie metali może się odbywać na gorąco i na zimno za pomocą nacisków wywieranych na materiał przez obracające się walce, które nadają mu wymagany kształt. Bardzo cienkie blachy, taśmy i folie walcuje się na walcarkach wielowalcowych.

Walcowania dwukierunkowego

Walcowania “pod kątem” zwanego również walcowaniem “na ukos”.

Walcowanie dwukierunkowe polega na walcowaniu w pierwszej fazie w ten sposób, że oś symetrii długości pasma jest zgodna z kierunkiem walcowania. Następnie, po przewalcowaniu na określoną szerokość, pasmo obraca się o 90 stopni w płaszczyźnie poziomej (oś symetrii długości jest prostopadła do kierunku walcowania) i walcowanie odbywa się na końcową grubość.

Kucie-Kucie i prasowanie są to procesy polegające na odkształcaniu metalu, przy wykorzystaniu ich własności plastycznych, za pomocą nacisku lub energii uderzenia narzędziami o różnych kształtach.

Wyciskanie- Wyciskanie jest podstawową metodą wytwarzania rur, prętów i profili z metali kolorowych i ich stopów.

Wyroby wyciskane charakteryzują się dobrymi własnościami mechanicznymi, dużą dokładnością wymiarów, czystą i gładką powierzchnią. Wyciskanie jest to proces, w którym za pomocą narzędzi wywiera się nacisk na metal umieszczony w pojemniku (recypiencie), co powoduje wymuszone jego płynięcie przez odpowiednią szczelinę.

Ciągnieniem nazywa się proces plastycznej przeróbki, przeważnie na zimno, w którym metal, przesuwany przez stożkowe narzędzie, zmienia wymiary lub kształt przekroju poprzecznego. Proces ten jest stosowany głównie w produkcji drutu, prętów oraz rur.

Tłoczenie

Tłoczeniem nazywa się proces technologiczny przeróbki plastycznej na zimno lub na gorąco blach, płyt lub folii, obejmujący cięcie i kształtowanie z nich przedmiotów o małej grubości w stosunku do szerokości i długości. Cięcie jest procesem tłoczenia, polegającym na oddzieleniu jednej części materiału od drugiej.

Kształtowanie

Jest to proces tłoczenia materiału bez naruszenia jego spójności. Kształtowanie, przy którym zostaje zachowana prostoliniowość tworzących, a zmiana krzywizny zachodzi w jednej płaszczyźnie, nazywa się gięciem. Do gięcia zalicza się operacje wyginania, zaginania, zwijania i zawijania.

13. OPIS PROCESU REKRYSTALIZACJI

Rekrystalizacja- przemiana podczas grzania metalu odkształcanego na zimno. Obejmuje ona aktywne cieplnie procesy prowadzące do obniżania energii wewnętrznej materiału odkształconego plastycznie na zimno przez wydzielanie energii zmagazynowanej odkształcenia plastycznego, która jest siła napędowa procesu rekrystalizacji:

• Statyczna

• dynamiczna

Rekrystalizacja jest to również dyfuzyjna przemiana w stanie stałym, ale nie jest to przemiana fazowa:

• - przewrót do stanu równowagi (uwolnienie zmagazynowanej energii)

• - odtwarzanie wolnej od nadmiaru defektów struktury na drodze zarodkowania nowych ziaren

Temperatura rekrystalizacji to taka, w której dany metal poddany określonemu odkształceniu zrekrystalizuje się całkowicie w ciągu 1 godziny.

14. CO TO JEST OBRÓBKA CIEPLNA I PODAĆ TYPOWE PROCESY OBRÓBKI CIEPLNEJ

Obróbka cieplna- zespól odpowiednio dobranych zabiegów cieplnych prowadzących do zmiany właściwości stali poprzez zmiany struktury w stanie stałym w wyniku zmian temperatury i czasu. Obejmuje ona operacje wyżarzania, hartowania, odpuszczania, przesycania i starzenia.

Wyżarzanie- operacja zwyklej obróbki cieplnej polegająca na nagrzaniu stali do określonej temp., wygrzaniu w tej temp. I studzeniu w celu uzyskania struktury zbliżonej do stanu równowagi. dzieli się na alotropowe i niealotropowe.

Hartowanie- dzieli się na :

• martenzytyczne

• bainityczne

15.RODZAJE OŚRODKÓW GRZEJNYCH ORAZ CHŁODZĄCYCH

Ośrodki grzejne:

• powietrze

• ośrodki gazowe

• złoża fluidalne

• ciekle kąpiele

• kąpiele solne

Ośrodki chłodzące:

• woda, roztwory wodne soli, zasad, polimerów

• oleje hartownicze

• kąpiele solne i metalowe

• ośrodki sfluidyzowanE

• powietrze i inne gazy

16.CO TO JEST I NA CZYM POLEGA PROCES HARTOWANIA (RODZAJE)

Hartowanie- rodzaj obróbki cieplnej materiału prowadzący do poprawienia jego właściwości mechanicznych. składający się z dwóch bezpośrednio po sobie następujących faz. Pierwsza faza to nagrzewanie materiału do temperatury powyżej przemiany austenitycznej i wygrzewanie, tak długo jak to potrzebne, by nastąpiła ona w całej objętości hartowanego obiektu. Drugą fazą jest szybkie schładzanie. Szybkość schładzania musi być taka, by z austenitu nie zdążył wydzielić się cementyt, Stal o strukturze martenzytycznej nazywana jest stalą martenzytyczną lub hartowaną. Hartowanie przeprowadza się, by podnieść twardość i wytrzymałość stali.

RODZAJE

• martezytyczne -chłodzenia z temp Austenityzowania dokonuje się w sposób ciągły (wodzie) stale nie stopowe( oleju) czasami powietrza. Twardość 60—65 HRC

• Hartowanie baintyczne—( mniejsze od prędkości krytycznej) przemiana bainityczna uzyskuje się właściwości plastyczne większą odporność na zmęczenie niższa sprężystość.

• -- hartowanie objętościowe i powierzchniowe - ( powierzchniowe szybkie nagrzewanie i ochładzanie) (objętościowe - struktura austenitów w całej powierzchni )

17. NA CZYM POLEGA PROCES ODPUSZCZANIA (RODZAJE)

poddawana jest stal wcześniej zahartowana. Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości a podniesienie udarności zahartowanej stali. Stal jest podgrzewana do temp Ac1 a następnie ochładzana do temp pokojowej .

RODZAJE

• Niskie w temp 150-200c

• średnie 250-500c

• wysokie od 500c

18. NA CZYM POLEGA PROCES STARZENIA (RODZAJE)

Starzeniem nazywa się nagrzanie uprzednio przesyconego stopu do temperatury nizszej od linii granicznej rozpuszczalności, wygrzaniu w tej temperaturze i chłodzeniu. Podczas starzenia nastepuje wydzielanie z przesyconego roztworu składnika znajdującego się w nadmiarze w postaci drobno-dyspersyjnych wydzieleń. Starzenie zwiększa własności wytrzymałościowe stopu kosztem pewnego zmniejszenia własności plastycznych jeżeli starzenie następuje w trakcie wytrzymywania przesyconego stopu.

19. NA CZYM POLEGA OBRÓBKA CIEPLNO CHEMICZNA (RODZAJE)

Cel: uzyskanie odpowiednich własności fizykochemicznych( np. zwiększenie odporności na ścieranie, żaroodporność) droga dyfuzyjnej zmiany składu chemicznego warstw wierzchnich materiału.

Rodzaje:

• Nawęglanie- polega na nasycaniu węglem wierzchnich warstw części wykonanych ze stali niskowęglowych poprzez nagrzewanie w odpowiednim ośrodku. Celem tego procesu jest uzyskanie twardej, odpornej na ścieranie warstwy przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Po nawęglaniu stal jest hartowana i nisko-nawęglania.

• Azotowanie- wygrzewanie materiału w temp. 500- 700 stopni(czas od pół do 80 godzin) w atmosferze czesciowo zdysocjowanego amoniaku .celem azotowania jest otrzymanie bardzo twardej i odpornej na ścieranie warstwy wierzchniej bez potrzeby dalszej obróbki cieplnej, zwiększa odporność na korozje i wytrzymałość zmęczeniową.

• Wegloazotowanie- celem jest zwiększenie twardości i odporności na ścieranie, poprawa wytrzymałości zmęczeniowej. Dzieli się na wysokotemp. i niskotemp.

20. OPIS TYPOWYCH STRUKTUR KRYSTALICZNYCH W KTÓRYCH KRYSTALIZUJĄ METALE

Większość metali ma jedna z trzech podstawowych struktur krystalicznych: RSC(A1), RPC(A2), HZ(A3).

Siec A1 Lk= 12 Nk= 4 ά= 0,72

Siec A2 Lk= 8 Nk= 2 ά= 0,68

Siec A3 Lk= 12 Nk= 6 ά= 0,74

Lk- liczba koordynacyjna

Nk- liczba atomów na komórkę

ά- stopień wypełnienia

A1- regularna powierzchniowo A2- regularna przestrzennie A3- heksagonalna ciasno

centrowana centrowana upakowana

21. CO TO JEST POLIFORMIZM

Substancje występujące w odmiennych różniących się budową krystaliczna formach. Zmiany te następują pod wpływem temperatury .

22. CO TO JEST ANIZOTROPIA

Zależność pewnych właściwości kryształów od kierunku badania . Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana.

23. NA CZYM POLEGA ZJAWISKO KOROZJI I JAKIE ZNAMY JEJ RODZAJE

Korozja - proces niszczenia metali i stopów wskutek oddziaływania na nie środowiska zewnętrznego. Postępowanie korozji zleży o 3 czynników (właściwości metalu , oddziaływania mechanicznego, oddziaływania chemicznego )

Podział korozji ze względu na wygląd:

• Korozja równomierna -zachodzi na całej powierzchni elementu powoduje mniej więcej równomierne zmniejszenie jego grubości .

• korozja wżerowa - występuje gdy metal jest atakowany tylko w pewnych miejscach powierzchni ( miejscowa)

• korozja selektywna- polega na niszczeniu fraz stopu

• korozja miedzy krystaliczna - przebiega na granicach ziaren , postępując z bardzo duża prędkością i sięgając na duże głębokości . Zmniejsza wytrzymałość bez widocznych objaw.

• korozja naprężeniowa i zmęczeniowa- naprężeniowa ( powstaje gdy poddamy stałemu naprężeniu rozciągania materiał + środowisko korozyjne)

• Zmęczeniowa ( środowisko korozyjne + zmienne naprężenia rozciągające)

Podział korozji pod względem mechanizmu korozyjnego:

• elektro chemiczna - zachodzi w środowiskach wilgotnych oraz stopionych solach

• atmosferyczna

• wodna

• ziemna

• chemiczna -zachodzi w suchych gazach i w wysokiej temperaturze.

• gazowa

24.CO TO JEST SZEREG NAPIĘCIOWY I O CZYM INFORMUJE

To zestawienie pierwiastków chemicznych o własnościach metalicznych , według ich potencjału standardowego punktem odniesienia jest elektroda wodorowa. Wszystkie metale występujące w szeregu przed wodorem posiadają ujemne potencjały normalne.

Metale biorące udział w reakcjach, którym odpowiada ujemna wartość potencjału standardowego, noszą nazwę metali nieszlachetnych - z reguły ulegają one korozji (łatwo utleniają się), wypierają wodór z roztworów kwasów, są aktywne chemicznie. Metale o dodatniej wartości potencjału nazywa się szlachetnymi - zazwyczaj nie ulegają korozji, nie reagują z kwasami beztlenowymi (nie wypierają wodoru z kwasów), z reguły są mało aktywne chemicznie. Metale o niższym potencjale wypierają metale o wyższym potencjale z roztworów ich soli

25. SPOSOBY ZABEZPIECZANIA PRZED KOROZJĄ

• Najskuteczniejszą ochroną przed korozją jest staranny i przemyślany dobór materiału pracującego w określonym środowisku oraz właściwe warunki eksploatacji maszyn i urządzeń.

• Stosuje się powłoki ochronne z metali, farb, lakierów, polimerów, powłoki pasywne itp. Warunki, jakie mają spełniać powłoki ochronne, by zapewnić skuteczność stosowania, to odporność chemiczna, szczelność i dobre przyleganie do metalu.

• Pasywacja metali - pokrywanie metali o dużej utlenialności cienka warstwą chronią przed korozja ( chrom)

26. NA CZYM POLEGA ZUŻYCIE TRYBOLOGICZNE I JAKIE SĄ JEGO RODZAJE.

Zużywanie tribologiczne wywołane jest tarciem, ma charakter mechaniczno - fizyczno - chemiczny. Towarzyszy zawsze tarciu suchemu i mieszanemu:
- mechaniczne procesy zużywania: polegają na oddzielaniu cząstek ze współpracujących powierzchni przez mikroskrawanie występami mikronierówności lub luźnymi cząstkami ściernymi
- fizyczne procesy zużywania: związane jest z adhezją trących się ciał, (sczepianie, zrastanie, dyfuzja) wywołują zużycie przez oddzielenie cząstek z jednego ciała i nanoszenie ich na ciało współpracujące, lub przez mikroskrawanie przeciw powierzchni utworzonymi narostami
- chemiczne procesy zużywania: zachodzą pomiędzy trącymi się materiałami i ośrodkiem, w którym przebiega proces tribologiczny

podstawowe rodzaje tarcia tribologicznego

1. Zużywanie utleniające
2. Zużywanie wodorowe
3. Zużywanie ścierne
4. Zużywanie zmęczeniowe
5. Zużywanie odkształceniowe
6. Zużywanie adhezyjne
7. Zużywanie cieplne
8. Fretting

27. WYMIEŃ I SCHARAKTERYZUJ ZNANE TECHNICZNE STOPY ŻELAZA.

28. PODZIAŁ STALI.

Stal jest plastycznie i cieplnie obrabialnym stopem żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, otrzymywanym w procesach stalowniczych ze stanu ciekłego. Zastężenie węgla graniczne, oddzielające stale od żeliw, przyjmuje się 2% (jedynie

nieliczne stale wysokochromowe mogą zawierać więcej niż 2% C).

• Klasyfikacja stali według składu chemicznego

-stale niestopowe, w których stężenie każdego z pierwiastków jest mniejsze od wartości granicznych podanych w tablicy 6.2,

-stale nierdzewne, zawierające ≥10,5% Cr i ≤1,2% C,

-inne stale stopowe (nie odpowiadające definicji stali nierdzewnych), w których stężenie co najmniej jednego z pierwiastków jest równe lub większe od wartości granicznej podanej w tablicy 6.2.

Ze względu na sumaryczne stężenie pierwiastków, stale stopowe dzieli się

umownie na następujące grupy:

• niskostopowe, w których stężenie jednego pierwiastka (oprócz węgla) nie przekracza 2%, a suma pierwiastków łącznie nie przekracza 3,5%,

• średniostopowe, w których stężenie jednego pierwiastka (oprócz węgla) przekracza 2% lecz nie przekracza 8%, lub suma pierwiastków łącznie nie przekracza 12%,

• wysokostopowe, w których stężenie jednego pierwiastka przekracza 8% a suma pierwiastków łącznie nie przekracza 55%.

W zależności od głównego pierwiastka lub kilku pierwiastków występujących

w stalach stopowych, można wydzielić następujące ich podgrupy:

• stale manganowe,

• stale krzemowe,

• stale manganowo-krzemowe,

• stale niklowe,

• stale chromowe,

• stale chromowo-niklowe,

• stale chromowo-molibdenowe,

• stale chromowo-manganowo-krzemowe,

• stale chromowo-niklowo-molibdenowe,

• inne.

Według stopnia odtlenienia można wyróżnić następujące rodzaje stali: stal nieuspokojoną, w której przy krzepnięciu we wlewnicy dochodzi do reakcji węgla z rozpuszczonym tlenem, a tworzący się w wyniku tego tlenek węgla burzliwie uchodzi z ciekłej stali,

• stal półuspokojoną, w której stężenie rozpuszczonego tlenu obniżono tak, aby przy jej krzepnięciu we wlewnicy dochodziło jedynie do ograniczonej reakcji

węgla z tym pierwiastkiem,

• stal uspokojoną, w której przed odlaniem do wlewnicy nie dochodzi do reakcji tlenu z węglem, a stal po wlaniu do wlewnicy zachowuje się spokojnie; odmianą tej stali jest stal uspokojona niestarzejąca się, która jest odtleniana aluminium, oprócz odtleniania krzemem.

29. CO TO JEST ŻAROODPORNOŚĆ I ŻAROWYTRZYMAŁOŚĆ STOPÓW METALI.

Żaroodporność to odporność stopu na działanie czynników chemicznych, głownie powietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze wyższej niż 550°C. Żaroodporność jest ściśle związana ze skłonnością stali do tworzenia zgorzeliny. Zgorzelina powinna stanowić ciągłą warstwę, dokładnie przylegającą do metalicznego rdzenia, co utrudnia dyfuzję utleniacza i jonów metalu. Wymagania te spełniają niskowęglowe stale o jednofazowej strukturze ferrytu lub austenitu, o dużym stężeniu chromu i niklu oraz dodatkowo krzemu i aluminium.

Żarowytrzymałością jest nazywana odporność stopu na odkształcenia, z czym wiąże się zdolność do wytrzymywania obciążeń mechanicznych w wysokiej temperaturze - powyżej 550°C. Żarowytrzymałość w temperaturze wyższej od 550°C jest uzależniona głownie od odporności na pełzanie. Dużą żarowytrzymałość wykazują więc stale o strukturze austenitycznej - ze względu na mniejsze współczynniki dyfuzji niż w ferrycie, o znacznej wielkości ziaren i z dyspersyjnymi wydzieleniami faz, głownie na granicach ziaren.

30. RODZAJE ŻELIW ORAZ ICH CHARAKTERYSTYKA.

• Żeliwo sferoidalne z tej grupy jest po odlaniu poddawane obróbce cieplnej polegającej na hartowaniu izotermicznym z przemianą w zakresie temperatury 250÷400°C, przez co uzyskuje się strukturę osnowy bainityczną oraz wyższe własności wytrzymałościowe i plastyczne w porównaniu z żeliwami sferoidalnymi zwykłymi (tabl. 6.86). Żeliwa sferoidalne hartowane z przemianą izotermiczną (według PN-EN 1564:2000) oznacza się podobnie jak żeliwa sferoidalne zwykłe, uzupełniając znak literą U jeśli własności badano na próbkach z wlewków próbnych przylanych do odlewu, np. EN-GJS-1200-2U. Jeden z gatunków (EN-GJS-800-8-RT) powinien mieć także wymaganą udarność w temperaturze pokojowej.

• Strukturę żeliwa białego stanowi ledeburyt przemieniony i ewentualnie - steadyt. W żeliwie podeutektycznym występuje przewaga perlitu, natomiast w żeliwie nadeutektycznym - cementytu. Ze względu na bardzo dużą kruchość i złą skrawalność żeliwa białe nie znalazły bezpośredniego zastosowania, chociaż stanowią półprodukt do wytwarzania żeliw ciągliwych.

• Żeliwo połowiczne ma strukturę stanowiącą mieszaninę struktur typowych zarówno dla żeliw szarych, jak i białych. Występuje w nim więc perlit, ledeburyt przemieniony, cementyt, grafit, a także steadyt. Żeliwa połowiczne nie znajdują również bezpośredniego zastosowania. Niekiedy stosuje się jednak tzw. odlewy zabielone. Elementy, takie jak walce hutnicze i bębny młynów, od których jest wymagana duża odporność na ścieranie, po odlaniu początkowo chłodzi się z dużą szybkością, w wyniku czego na powierzchni powstaje warstwa żeliwa białego. Zmniejszenie szybkości chłodzenia po zakrzepnięciu warstwy zewnętrznej odlewu powoduje uzyskanie w rdzeniu struktury żeliwa szarego. Między twardą warstwą zewnętrzną a plastycznym rdzeniem tworzy się wówczas warstwa pośrednia o strukturze żeliwa połowicznego.

• Żeliwo ciągliwe jest otrzymywane z żeliwa białego w wyniku wyżarzania grafityzującego. Podczas tej operacji cementyt ulega rozpadowi i wydziela się tzw. Węgiel żarzenia (grafit żarzenia) w postaci kłaczkowatych skupień. Żeliwo ciągliwe charakteryzuje się dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i plastycznymi. Jest stosowane między innymi w przemysłach: górniczym, samochodowym, ciągnikowym, rolniczym, do wytwarzania licznych, drobnych elementów maszyn. W zależności od parametrów procesu technologicznego (tabl. 6.87) żeliwo ciągliwe można podzielić na dwie grupy: żeliwo ciągliwe białe (odwęglone), żeliwo ciągliwe czarne (nieodwęglone), z wyróżnieniem w tej grupie żeliwa ciągliwego perlitycznego o wytrzymałości na rozciąganie powyżej ok. 400 MPa.

31. TECHNICZNE STOPY ALUMINIUM. CHARAKTERYSTYKA I RODZAJE.

Właściwości AL:

• Temperatura topnienia 660,37 C

• Temperatura wrzenia 2494 C

• Gęstość około 2,7 ( w temp. 20C)

• Dobra przewodność cieplna i elektryczna

• Dobra odporność na korozję

Klasyfikacja stopów AL.:

• Ze względu na sposób wytwarzania

Stopy odlewnicze- Stopy 2 składnikowe ( Al.- Si, Al.- Cu, Al.- Mg) Głównie stopy wieloskładnikowe o większej zawartości pierwiastków stopowych(5-20%) np. z krzemem i magnezem , z krzemem, miedzią magnezem i niklem.

Cechują się dobra lejnością i małym skurczem.

Stopy Al.- Si ( siluminy) doskonałe własności odlewnicze, mały skurcz liniowy, dobra lejność, mała skłonności do pękania na gorąco. Dobre własności mechaniczne oraz dostateczna odporność na korozję. Nie podlega obróbce cieplnej.

Stopy do obróbki plastycznej - *walcowanie na zimno oraz na gorąco wytwarzanie płyt blach taśm foli, *ciągnienie na gorąco oraz zimno wytwarzanie drutu prętów rur kształtowników

* kucie na gorąco *wyciskanie na gorąco

Zawartość około 5% pierwiastków stopowych najczęściej Cu, Mg, Mn, niekiedy także Si, Zn, Ni, Ti, lub Zi

Wyżarzanie rekrystalizujące po zgniocie, wyżarzanie rekrystalizujące , utwardzanie wydzieleniowe.

• Ze względu na podatność do utwardzania wydzieleniowego

Stopy nie utwardzalne wydzieleniowo

Stopy utwardzane wydzieleniowo

• ze względu na ilość pierwiastków stopu

stopy dwu składnikowe

stopy wieloskładnikowe

• ze względu na rodzaj głównego dodatku stopowego

• stopy Al- Si, Al.- Cu, Al.- Mg, Al.- Zn, Al.- Me ( Fe) Al, (Li)

32. TECHNICZNE STOPY MIEDZI. CHARAKTERYSTYKA I RODZAJE.

Właściwości miedzi :

- temperatura topnienia 1084,88C

- temperatura wrzenia 2595C

- gęstość w temp. 20c 8,93 g/cm3

-duża przewodność ciepła i elektryczna

*Podział ze względu na przeznaczenie:

-odlewnicze

-do obróbki plastycznej

* Podział ze względu na liczbę pierwiastków stopowych:

- dwu składnikowe

-wieloskładnikowe

---