1. Układ żelazo-cementyt. (charakterystyka faz)

FERRYT- roztwór stały o niewielkiej ilości węgla (0,02%) w żelazie α. Wysoko temp. odmianę ferrytu oznacza się często symbolem δ. Ferryt w temp. niższej od 768 stopni C ma właściwości ferromagnetyczne.

AUSCENIT- roztwór stały węgla w żelazie γ. Max rozpuszczalność węgla w austenicie wynosi 2%. Austenit podobnie jak ferryt w temp. swojej trwałości jest plastyczny i dobrze poddaje się obróbce mechanicznej.

CEMENTYT- węglik żelaza. Zawartość węgla w cementycie wynosi 6,67%. Cementyt jest twardy i kruchy. Przy wysokich temp. i dużych zawart. węgla w stopie, cementyt łatwo ulega rozpadowi na żelazo i grafit. W temp poniżej 210 C cementyt wykazuje słabe wł. ferromagnetyczne.

PERLIT- mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem zawierającą 0,77% węgla. Powstaje podczas przemiany eutektoidalnej w temp. 727 C. Perlit ma budowę ziarnistą. Pojedyncze ziarno perlitu zbudowane jest z płytek ferrytu i cementytu ułożonych na przemian.

LEDEBURYT- mieszanina eutektyczna austenitu z cementytem zawierająca 4,3% C. Ledeburyt jest stabilny do temp. 723 C poniżej której rozpada się austenit. Ledeburyt przechodzi wtedy w tzw. Ledeburyt przemieniony

2. Austenit szczątkowy.

Martenzyt- forma stopu żelaza i węgla powstała przez rozpad austenitu przy jego szybkim schładzaniu tak, by nie było czasu na jego naturalna przemianę na ferryt i cementyt. Temp początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależy do zawartości w stopie.

Banit- mieszanina przesyconego ferrytu i wydzielonych węglików. Wraz z obniżeniem temp przemiany, zwiększa się udział przemiany bez dyfuzyjnej i twardość bainitu. Twardość bainitu jest mniejsza od twardości martenzytu.

Austenit- międzywęzłowy roztwór stały węgla oraz niekiedy innych dodatków stopowych w żelazie γ. Zawartość węgla w austenicie nie zawierającym innych dodatkow nie przekracza 2%, (w temp ok. 1150 C). Austenit nie zawierający poza węglem innych dodatków stopowych jest stabilny tylko w temp 723 C. Austenit schłodzony poniżej tej temp rozpada się na mieszaninę ferrytu i perlitu, jeśli zawiera do 0,8% węgla lub perlitu i cementytu, jeśli zawiera więcej niż 0,8% węgla. W przypadku zawartości 0,8% węgla przemienia się w perlit.

3. Przemiany.

Martenzytyczna- ma charakter bezdyfuzyjny i przebiega pomiędzy temp. MS (poczatek przemiany) i Mf (koniec przemiany). Produktem przemiany jest martenzyt, którego objętość właściwa jest większą od objętości właściwej austenitu. W wyniku tego powstają silne naprężenia ściskające, hamujące lub zatrzymujące przemiane.

Perlityczna- ma charakter dyfuzyjny. Produktem przemiany jest perlit o dyspersji i twardości zwiększającej się w miarę obniżenia przemiany perlitycznej.

Bainityczna- ma charakter tylko częściowo dyfuzyjny. Produktem przemiany jest bainit. W miarę obniżenia temp. zwiększa się udział przemiany bezdyfuzyjnej i tym samym twardość bainitu.

4. Kinetyczne wykresy przemian ( CTPi, CTPc)

5. Krytyczna szybkość chłodzenia.

Kiedy mowimy o krytycznej szybkości chłodzenia, mamy na mysli górna szybkość krytyczna. Krytyczna szybkość stali zalezy nie od zawartości składnikow stopowych, ale również od zawartości wegla.

6. Hartowność, Utwardzalność, Przehartowalność.

Hartowność- zdolność stali do utwardzenia w procesie hartowania w stopniu zaleznym od prędkości chłodzenia.

Utwardzalność- mierzona największa możliwa do uzyskania twardością przy danych warunkach auscenityzowania zalezy ona glownie od stężenia wegla w austenicie.

Przehartowalność- mierzona głębokość utwardzania przy określonej szybkości chłodzenia, przehartownosc zwiększa się przy wzroście stężenia węgla i dodatkow stopowych w roztworze stałym.

7. Czynniki wpływające na hartowność. Wpływ dodatkow stopowych na hartowność.

Czynniki podwyższające hartowność: intensywność chlodzenia osrodka oziębiającego i wzrost temp hartowania. Na hartowność stali wpływa wiele składników, przede wszystkim jej skład chemiczny, czyli głownie pierwiastki stopowe. Wpływ ma tez wielkość ziaren austenitu, jednorodność austenitu i obecność innych nierozpuszczonych czastek. Temperatury początku i koncz przemiany martenzytycznej w duzym stopniu zaleza od wegla.Im jest go wiecej tym te temp sa nizsze i sa truniej do osiągnięcia. Dodatki stopowe takie jak mangan, chrom, znacznie podwyższają hartowność stali poprzez zmniejszenie krytycznej prędkości chodzenia, która przy stalach weglowych wynosi około 400 C do 500 C> Możliwość zmniejszenia tej prędkości wpływa na zmniejszenie naprężeń hartowniczych.

8. Metody badan hartowności.

Metoda hartowania od czoła (metoda Jominy'ego) polega na chłodzeniu woda od czoła próbki auscenityzowanej w temp 30-50 C w czasie 30 min, a następnie badaniu twardości w rożnych odległościach od czoła. Wynikiem twardości jest wykres HRC w funkcji odległości od czoła.

9. Krzywa hartowności.

Wynikiem próby hartowania od czoła jest wykres HRC w funkcji odległości od czoła próbki, zwany krzywą hartowności. Za pomocą wykresu określa się odległość od czoła, która jest podstawa do określenia średnicy krytycznej. Stale tego samego gatunku mogą się różnić miedzy sobą składem chemicznym, w zależności odrodnych wytopów, dlatego uzyskuje się krzywe hartowności nieco różniące się między sobą. Powstaje obszar między max i min wartościami twardości zwany pasmem hartowności.

10. Twardość krytyczna, idealna średnica krytyczna, średnica krytyczna.

Twardość krytyczna- obszar gdzie występuje 50% martenzytu.

Średnica krytyczna- średnica pręta, w którym za zahartowaniu w ośrodku o danej intensywności chłodzenia uzyskuje się w rdzeniu strukturę z określonym minimalnym udziałem martenzytu, wyrażonym procentach.

11. Rodzaje i charakterystyka ośrodków chłodzenia.

Chłodziwo należy tak dobrac aby uzyskiwana w nim szybkość chłodzenia była wieksza niż szybkość krytyczna dla hartowanej stali. Najwiekszą szybkość chłodzenia uzyskuje się w wodzie, mniejsza w oleju, a najmniejsza w powietrzu. Szybkość chłodzenia wody można zwiększyć wprowadzając, dodatki które podwyższają temp parowania.

12. Klasyfikacja stali:

Stale niestopowe: podstawowe, jakościowe, specjalne.

Stale stopowe: jakościowe, specjalne.

Klasyfikacja staliwa:

Niestopowe (weglowe), stopowe ( najczęściej jest to pierwiastek metaliczny Cr)

Klasyfikacja zeliwa: szare: szare zwykłe, modyfikowane, sferoidalne, wermikularne, ciągliwe: białe, czarne, perlityczne, białe i stopowe.

Pytania na sprawdzian testowy z obróbki cieplnej.

Na każde pytanie - 4 warianty odpowiedzi, właściwa tylko jedna

1. Perlit jest to: eutektoid o zaw 0,8%C powstaje w wyniku przemiany eutektoidalnej w temp 727stC jest zbudowany na przemian z plytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości 7:1

2. Martenzyt jest to:

przesycony roztwór stały węgla w żelazie α, o tetragonalnej sieci przestrzennej i charakterystycznej mikrostrukturze, przedstawiającej igiełki przecinające się pod kątem 60º.

3. Austenit jest to:

roztwór stały węgla w żelazie γ, zawierający nie więcej niż 1,7% węgla. Występuje w zakresie temperatur 727 - 1397 º C. Składnik typowy stali i stopowych żeliw. Jest pragmatyczny, plastyczny, ma twardość ok. 200 HB

4. Ferryt jest to:

stop żelaza z węglem będący międzywęzłowym roztworem stałym

węgla lub innych pierwiastków w odmianie alotropowej α żelaza (α-Fe).

Tworzy sieć krystaliczną typu sieci wewnętrznie centrowanej A2[1].

Ferryt charakteryzuje niska zawartość węgla, w temperaturze pokojowej

maksymalnie 0,008%, a w temperaturze przemiany austenitycznej (723

°C), 0,02%[2]. W obecności węgla tworzy węglik żelaza Fe3C - cementyt.

Stop ferrytu i cementytu nosi nazwę perlitu.

Wypolerowany przekrój ferrytu oglądany pod mikroskopem w powiększeniu

250x wykazuje strukturę ziarnistą o jasnoszarym kolorze. Węgiel w

całości rozpuszczony jest w sieci krystalicznej żelaza i nie jest

widoczny jako oddzielna faza. Ferryt jest materiałem miękkim i

ciągliwym, mniej wytrzymałym i mniej twardym, ale bardziej plastycznym

niż austenit. Wykazuje właściwości ferromagnetyczne do temperatury

Curie wynoszącej 768 °C, w której przechodzi w odmianę

paramagnetyczną.

5. Krytyczna średnica chłodzenia to średnica pręta:

Hartowność stali -jest to podatność stali na wzrost twardości podczas

hartowania. W jej skład wchodzą: utwardzalność stali, jej miara jest

relacja między maksymalną twardością a warunkami austenityzacji i

głębokiego zahartowania (przehartowność), którego miarą jest krytyczna

średnica, przykładowo D50 50-czyli że w osi zahartowania jest 50%

martenzytu.

Każda szybkość wyższa od krytycznej, w wyniku której powstaje

martenzyt, nosi nazwę nadkrytycznej, a niższa podkrytycznej. Średnica

krytyczna materiału określa otrzymanie struktury w 50% martenzytyczną

Średnica krytyczna: średnica pręta, w którym po zahartowaniu w

ośrodku o określonej intensywności chłodzenia w osi przekroju

poprzecznego uzyskuje się strukturę złożoną z n % martenzytu

6. Czynniki bezpośrednio wpływające na hartowność stali to:

- Skład chemiczny - węgiel i wszystkie pierwiastki z wyjątkiem

kobaltu, jeżeli są rozpuszczone w austenicie, zwiększają hartowność

stali (przesuwają linie wykresu CTPc w prawo).

- Jednorodność austenitu - im większa jednorodność austenitu tym

hartowność stali większa, ponieważ brak jest dodatkowych zarodków

przyśpieszających rozkład austenitu w zakresie przemiany perlitycznej.

Niejednorodność austenitu może być spowodowana obecnością wtrąceń

niemetalicznych (tlenki, azotki itp.) i węglików lub również brakiem

wyrównania składu chemicznego w objętości ziaren austenitu.

- Wielkość ziarna austenitu - im większe ziarno tym większa

hartowność. Wynika to z faktu zmniejszania się, ilości

uprzywilejowanych miejsc zarodkowania cementytu, którymi są m.in.

granice ziaren. Struktura gruboziarnista -ma mniejszą sumaryczną

powierzchnię ziaren w stosunku do struktury drobnoziarnistej.

7. Celem wyżarzania normalizującego jest: rozdrobnienie ziarn, jednorodna struktura, lepsza plastyczność,otrzymuje się w ten sposób jednolitą strukturę i usuwa naprężenia.

8. Celem wyżarzania zmiękczającego jest: przemiana cementytu płytkowego w postać kulkową (sferoidalną), co podwyższa obrabialność skrawaniem stopu

9. Wyżarzanie rekrystalizujące ma na celu:

usunięcie skutków zgniotu i przywrócenie pierwotnych właściwości materiału.

10. Wyżarzanie ujednorodniające ma na celu:

zmniejszenie (miejscowych) niejednorodności (mikrosegregacji) składu chemicznego materiału.

11. Krzywa hartowności przedstawia:

Wyniki pomiarów twardości. Wyniki te nanosi się na wykres w układzie współrzędnych: odl od czoła próbki

(oś odciętych)- twardośc HRC (oś rzędnych). Łącząc otrzymane punkty

linią ciągłą uzyskuje się krzywą hartowności.

12. Pierwiastki zwiększające hartowność stali to:

węgiel i składniki stopowe (poza kobaltem), pierwiastki rozpuszczające się w ferrycie: Ni,Si, Mn i inne, składniki węglikotwórcze: Cr, Mo, V.

13. Rysunek 1 przedstawia schemat chłodzenia:

14. Rysunek 2 przedstawia schemat chłodzenia: jw.

15. W przypadku elementów poddawanych nawęglaniu stosuje się następującą obróbkę cieplną:

Wyżarzanie normalizujące, hartowanie i niskie odpuszczanie.

16. W przypadku elementów poddawanych azotowaniu stosuje się następującą obróbkę cieplną:

Tylko przed azotowaniem: Hartowanie (800) i odpuszczanie (600)

17. Przesycanie jest to:

obróbka cieplna polegająca na wygrzewaniu stopów powyżej temperatury granicznej rozpuszczalności składnika stopowego (dla stali do temperatury zapewniającej uzyskanie stanu austenitycznego - nieco powyżej 723°C), a następnie szybkim ochłodzeniu, zazwyczaj w wodzie.

18. Starzenie jest to:

Starzenie naturalne- jest procesem długotrwałym, polegającym na tworzeniu skupisk atomów miedzi w roztworze . Starzenie może przebiegać samoistnie, czyli w temperaturze pokojowej. Zwane jest wtedy starzeniem samorzutnym. Strukturą stopu po trwającym kilka dni starzeniu jest roztwór stały a z wydzieleniami stref G-P. Starzenie naturalne pozwala na uzyskanie największego umocnienia. Starzenie sztuczne- Dla przyspieszenia starzenia stosuje się wygrzewanie w temperaturze około 160°C w czasie od kilku do kilkunastu godzin. Przyspieszone starzenie jest nazywane starzeniem sztucznym. Po starzeniu sztucznym uzyskuje się mniejszą wytrzymałość 400 MPa. Jest to spowodowane pojawieniem się zamiast stref G-P wydzieleń faz przejściowych Q" i Q' które w mniejszym stopniu umacniają stop. Stop po prze starzeniu jest miękki; można go obrabiać plastycznie na zimno

19. Przesycanie może być zastosowane do stopu w przypadku, gdy:

Przesycanie może być zastosowane do stopu, w którym następuje zmniejszenie rozpuszczalności składnika w stanie stałym z obniżeniem temperatury.

20. Celem utwardzania dyspersyjnego jest:

- umocnienie roztworu stałego przez dyspersyjne wydzielenia faz międzymetalicznych

- wzrost poziomu właściwości wytrzymałościowych

21. Celem modyfikacji siluminów jest:

- poprawienie właściowości wytrzymałościowych i plastycznych

- rozdrobnienie i zaokrąglenie kryształów krzemu

- zmiana układu równowagi Al.-Si

- obniżenie temperatury eutektycznej

- przesunięcie punktu eutektycznego do większej zawartości krzemu

22. Stopowanie laserowe polega na:

pokryciu powierzchni podłoża

materiałem stopującym, a następnie przetopieniu go wraz z materiałem

podłoża w warstwie wierzchniej. Materiał stopujący może być w stanie

ciekłym, w postaci past, proszków oraz folii. W zależności od

konsystencji nakłada się go malowaniem, natryskiem cieplnym,

elektrolitycznie lub nakleja.

23. Metoda wtapiania w stopowaniu laserowym polega na:

jednoczesnym topieniu i mieszaniu materiału stopującego i stopowanego (podłoża). Oddziaływanie wiązki laserowej lub elektronowej topi materiał i powstaje jeziorko przetopionych materiałów, w którym następuje intensywne wymieszanie materiałów i powstawanie wypływki na obrzeżu jeziorka.

24. Metoda przetapiania w stopowaniu laserowym polega na:

Różnica pomiędzy wtapianiem, a przetapianiem polega na tym, że w pierwszej metodzie wiązka laserowa przetapia materiał stopujący znajdujący się na powierzchni stopowanej, a w drugiej materiał stopujący jest na bieżąco podawany i stapiany przez laser podczas stopowania.

25. Zgrzewanie to:

trwałe łączenie materiałów (metali, tworzyw

sztucznych) przez silne dociśnięcie do siebie łączonych części, bez

podgrzania lub z wcześniejszym podgrzaniem miejsc łączonych.

Najczęściej stosuje się zgrzewanie: oporowe (elektryczne), gazowe (za

pomocą palników acetylenowo-tlenowych), termitowe (termit), indukcyjne

(elektryczne), tarciowe, dyfuzyjne oraz zgniotowe i ultradźwiękowe

26. Spawanie to:

trwałe połączenie części przedmiotów przez miejscowe

roztopienie powierzchni stykowych z dodawaniem lub bez dodawania

spoiwa. Rozróżnia się spawanie: gazowe, elektryczne (łukowe) oraz

rzadziej stosowane termitowe, elektronowe, laserowe.

27. Równowaznik Pcm przedstawia się wzorem:

28. Równoważnik węgla Ce przedstawia się wzorem:

28. Stopowanie laserowe polega na:

Stopowanie laserowe polega na pokryciu powierzchni podłoża
materiałem stopującym, a następnie przetopieniu go wraz z materiałem
podłoża w warstwie wierzchniej. Materiał stopujący może być w stanie
ciekłym, w postaci past, proszków oraz folii. W zależności od
konsystencji nakłada się go malowaniem, natryskiem cieplnym,
elektrolitycznie lub nakleja.

29.     Metoda wtapiania w stopowaniu laserowym polega na(odp w 30.):

30.     Metoda przetapiania w stopowaniu laserowym polega na:
Stopowanie polega na jednoczesnym topieniu i mieszaniu materiału stopującego i stopowanego (podłoża). Oddziaływanie wiązki laserowej lub elektronowej topi materiał i powstaje jeziorko przetopionych materiałów, w którym następuje intensywne wymieszanie materiałów i powstawanie wypływki na obrzeżu jeziorka. 
Różnica pomiędzy wtapianiem, a przetapianiem polega na tym, że w pierwszej metodzie wiązka laserowa przetapia materiał stopujący znajdujący się na powierzchni stopowanej, a w drugiej materiał stopujący jest na bieżąco podawany i stapiany przez laser podczas stopowania.31.

31. Zgrzewanie to - trwałe łączenie materiałów (metali, tworzyw
sztucznych) przez silne dociśnięcie do siebie łączonych części, bez
podgrzania lub z wcześniejszym podgrzaniem miejsc łączonych.
Najczęściej stosuje się zgrzewanie: oporowe (elektryczne), gazowe (za
pomocą palników acetylenowo-tlenowych), termitowe (termit), indukcyjne
(elektryczne), tarciowe, dyfuzyjne oraz zgniotowe i ultradźwiękowe.

32. Spawanie to - trwałe połączenie części przedmiotów przez miejscowe
roztopienie powierzchni stykowych z dodawaniem lub bez dodawania
spoiwa. Rozróżnia się spawanie: gazowe, elektryczne (łukowe) oraz
rzadziej stosowane termitowe, elektronowe, laserowe.

33. Równowaznik Pcm przedstawia się wzorem:

34. Równoważnik węgla Ce przedstawia się wzorem:

35,36. Na rysunku 1,2 przedstawiono spoine:

37, 38. Na rysunku 1, 2 przedstawiono złącze:

39, 40. Na rysunku numer 1, 2 przedstawiono pozycję spawalniczą

41.W spawaniu gazowym wykorzystuje się ciepło: powstałe w wyniku
spalania mieszanki gazów najczęściej acetylen + tlen lub propan+tlen

42. W spawaniu elektrodami otulonymi (MMA) łuk elektryczny jarzy się :
        Łuk elektryczny jarzy się między końcem pokrytej otuliną metalowej elektrody a spawanym materiałem. Krople stopionego metalu elektrody, przenoszone poprzez łuk do płynnego jeziorka spawanego metalu, są chronione przed wpływem atmosfery przez gazy wydzielające się wskutek rozkładu otuliny elektrody.
43. W spawaniu łukiem krytym łuk elektryczny jarzy się:
pod warstwą topnika i stapia brzegi łączonych materiałów.
44. W spawaniu metodą MIG łuk elektryczny jarzy się:
między materiałem spawanym a mechaniczne podawanym szybko stapiającym się spoiwem.w osłonie gazu obojętnego
45. W spawaniu metodą TIG łuk elektryczny jarzy się:
między materiałem spawanym a elektrodą nie topliwą.W osłonie gazu obojętnego
46. W spawaniu metodą MAG łuk elektryczny jarzy się:
między materiałem spawanym a elektrodą topliwą którą stanowi goły drut, otoczony atmosferą dwutlenku węgla.
47, 48. Schematy zgrzewania:

---