ZESTAW 44

1. Jak sporządza się wykres CTPi?

Wykres CTPi można sporządzić różnymi metodami (metalograficzną, pomiaru twardości, magnetyczną.). Chcąc wykorzystać dwie pierwsze metody postępuje się następująco: cienkie próbki ( ok. 0,5 mm) austenityzujemy w odpowiedniej dla danej stali temperaturze, po czym przenosimy je szybko do kąpieli izotermicznej (najlepiej metalowej, np. Pb, Sn), po czym wytrzymuje się je przez coraz dłuższe okresy czasu (np. l, 2, 3, 4, 5.......... s), a następnie oziębia w wodzie. Próbki składa się w pakiet i wykonuje zgład metalograficzny. Po wytrawieniu należy śledzić przebieg przemia­ny w poszczególnych próbkach. .Jasno trawiący się składnik to martenzyt (powstały z austenitu) oznacza, że rozkład austenitu jeszcze się nie rozpoczął. Pojawienie się ciemno trawiących się produktów rozkładu austenitu oznacza, że przemiana się rozpoczęła, a zniknięcie jasno trawiącego się składnika, że się zakończyła. Czasy wytrzymania izotermicznego odpowiednich próbek nanosi się na wykres T- `tau' na linii danej temperatury. Dokonując takiej procedury dla całego zakresu temperatur pomiędzy A1 i Ms uzyskujemy punkty początku i końca przemiany wykresu, które po połączeniu dają nam dwie krzywe C. Zwykle próbki poddaje się dodatkowo badaniu twardości na aparacie Vickersa. Nanosząc twardości próbek na wykres w funkcji czasu izotermicznego wytrzymania uzyskujemy typowe krzywe S, które pozwalają na wyznaczenie czasów początku i końca przemiany (są one lustrzanym odbiciem krzywych na rys. 11. I 1 a)

2. Obróbka cieplna brązów.

Brązy aluminiowe: Nagrzanie stopu zawierającego > ok. 90/0 Al do temperatury 850 -:- 950oC i zahar­towanie powoduje przechłodzenie fazy ~ do temperatury pokojowej i powstaje struktu­ra iglasta typu martenzytycznego. Podczas następnego odpuszczania, które przeprowa­dza się < 550oC wydzielają się dyspersyjne cząstki umacniające stop i struktura składa się z a + y'. Przy \\'Yższych temperaturach odpuszczania następuje koagulacja wydzie­leń, co powoduje obniżenie własności wytrzymałościowych i wzrost plastycznych.

Dla brązów krzemowych stosuje się wyżarzanie ujednoradniające i odprężające. Brązy obrabiane plastycz­nie na zimno poddaje się wyżarzaniu rekrystalizującemu. Niektóre stopy można poddawać utwardzaniu wydzieleniowemu.

Brązy berylowe: Zmienna rozpuszczalność berylu W miedzi przy chłodzeniu umożliwia stosowanie utwardzania wydzieleniowego, które daje duży wzrost wytrzymałości, chociaż obniz3 ciągliwość. Przesycanie przeprowadza się od temperaturze 775 -;- 800oC, a starzenie w zakresie temperatur 300 -;- 350oC. Można je także umacniać przez zgniot i poddawać obróbce cieplno-plastycznej. Przewalcowanie brązu CuB2Ni po przesyceniu, ale przed starzeniem pozwala na zwiększenie wytrzymałość o ok. 20%.

3. Co to jest węgloazotowanie i na czym polega?

Węgloazotowanie jest obróbką cieplno-chemiczną polegającą na jednoczesnym nasycaniu stali węglem i azotem. Głównymi zaletami tej obróbki jest niższa tempe­ratura i krótszy czas procesu. Węgloazotowanie może być przeprowadzane w ośrodkach gazowych lub ciekłych, przy wysokich lub niskich temperaturach. Gazowe może być procesem wysokotemperaturowym (750 + 900°C) i wówczas jest zbliżone do nawęglania lub niskotemperaturowym (500 + 600°C), kiedy upodabnia się do azoto­wania. Atmosfera składa się z mieszaniny amoniaku i gazu nawęglającego. Po obróbce wysokotemperaturowej stosuje się hartowanie, natomiast niskotemperaturowe jest poprzedzane ulepszaniem cieplnym. Węgloazotowanie niskotemperaturowe zwane jest także cyjanowaniem. Nazwa cyjanowanie pochodzi od soli cyjanowych stosowanych do węgloazotowania kąpielowego. W przypadku procesu wysokotemperaturowego (750 -900°C) kąpiel składa się zwykle z Na2CO3 + NaCI lub BaCl z dodatkiem ok. 30%

NaCN z dodatkiem KCN, Ca(CN)2 lub K4[Fe(CN)6]. Cyjanki rozkładają się dostar­czając aktywnych atomów C i N. Elementy po ok. 20 min. nagrzewaniu w soli mogą być bezpośrednio hartowane. Przy cyjanowaniu niskotemperaturowym stosuje się kąpiele bogatsze w cyjanki (np. 50% NaCN + 5O% KCN) i temperaturę procesu

w zakresie 500 + 600°C. W związku z tym jest stosowane najczęściej do odpuszcza­nia narzędzi ze stali szybkotnącej. W czasie do 2h powstaje bardzo odporna na ścieranie warstwa o grubości ok. 20 mm wzbogacona w azot i węgiel. Cyjanowanie ma jednak dwie główne wady: sole cyjankowe są bardzo toksyczne i zachodzi konieczność usuwania resztek soli z elementów po obróbce.

ZESTAW 45

1. Od czego zależy średnica krytyczna.

Średnica krytyczna (Dk) zależy od właściwości stali i intensywności chłodzenia. Pierwszy czynnik ma ścisły związek z krytyczną prędkością chłodzenia, a więc te czynniki, które przesuwają krzywą początku dyfuzyjnego rozkładu austenitu na wykresie CTP w prawo sprzyjają wzrostowi hartowności. Są to pierwiastki stopowe zawarte w stali, gruboziarnistość austenitu (mała powierzchnia granic ziarn, gdzie powstają zarodki przemiany dyfuzyjnej) i jego jednorodność. Drugi czynnik ma związek z warunkiem osiągnięcia krytycznej prędkości chłodzenia w rdzeniu harto­wanego elementu. Stosowanie bardziej energicznych ośrodków chłodzących pozwa­la na uzyskanie tej prędkości w środku grubszych elementów, ale grozi to powstaniem rys i pęknięć hartowniczych na powierzchni. Można więc powiedzieć, że stosowanie ośrodków chłodzących o większej intensywności chłodzenia prowadzi do wzrostu hartowności, ale tą drogą można zwiększać hartowność w ograniczonym zakresie ze względu na naprężenia.

2.Zastosowanie mosiądzów w przemyśle.

Mosiądze o strukturze roztworu stałego a zawierają do 30% Zn. Roztwór a cechu­je się dobrą plastycznością przy temperaturze pokojowej, a gorszą w zakresie 300 ­700oC i dlatego są przerabiane plastycznie na zimno. Twardość i wytrzymałość mosiądzów a wzrastają ze zwiększaniem zawartości Zn. Po przekroczeniu 30% wydłużenie jednak maleje (rys. 15.16). W PN są ujęte mosiądze CuZn15 (M85) i CuZn30 (M70). Mosiądz M70, zwany łuskowym, cechuje się dużą plastycznością i jest stosowany do głębokiego tłoczenia, przede wszystkim na łuski. Można go odkształcać na zimno do 75%. Przy większym odkształceniu należy stosować wyża­rzanie rekrystalizujące przy temperaturze 500- 580°C.Mosiądze dwufazowe 'alfa'+ 'beta' mają własności pośrednie między własnościami fazy 'alfa' i fazy 'beta'. Ze wzrostem zawartości cynku zwiększa się ilość fazy 'beta' i mosiądz staje się bardziej twardy i wytrzymały, ale mniej plastyczny. Mosiądz 'alfa' + 'beta' ( > 37% Zn) poddaje się zwykle przeróbce plastycznej na gorąco. PN przewiduje mosiądze CuZn37 (M63) o zawartości Z n 37% i CuZn40 (M60) zawierający 40% Zn. Pierwszy jest stosowany na blachy, pasy, rury , pręty , kształtowniki i drut, z drugiego wyrabia się taśmy i pręty oraz odkuwki, wyroby wytłaczane i śruby. Mosiądze dwufazowe wykazu­ją mniejszą odporność na korozję niż jednofazowe.

3. Jakie prawa opisują dyfuzję węgla w stali.

Prawa dyfuzji zostały sformułowane przez Ficka. Pierwsze mówi. że strumień dyfundujących atomów jest proporcjonalny do gradientu koncentracji dc/dx, a stała proporcjonalności D jest współczynnikiem dyfuzji. Drugie mówi że szybkość dy­fuzji jest proporcjonalna do d²c/dx². Opierając się na prawach dyfuzji możemy wyznaczać współczynniki dyfuzji, które zależą od temperatury, typu sieci (gęstości ułożenia atomów), mechanizmu dyfuzji i innych. Mamy dwa podstawowe mechaniz­my dyfuzji: międzywęzłowy i wakancyjny. Mechanizmem między węzłowym dyfun­dują atomy o znacznie mniejszych średnicach od atomów osnowy, które tworzą roztwory międzywęzłowe (w żelazie s~ to np. H, B, C, N, O). Dyfuzja tym mechaniz­mem zachodzi stosunkowo szybko. Mechanizm wakancyjny wiąże się z obecnością w sieci defektów zwanych wakancjami. W tym przypadku dyfuzja polega na wymia­nie atomów z wakancjami. Mechanizmem tym dyfunduj~ atomy, które tworz~ roztwory substytucyjne. Ponieważ warunkiem dyfuzji jest w tym przypadku utworze­nie wakancji i dostarczenie atomom odpowiedniej energii do wymiany z nimi, proces ten wymaga większej energii i w związku z tym zachodzi wolniej.

---