Odp. Wyk 5
1. Opisać fazowo układ żelazo 
cementyt.
Na wykresie wskazać:
" liniÄ™ przemiany perytektycznej.
" liniÄ™ przemiany eutektycznej.
" liniÄ™ przemiany eutektoidalnej.
" liniÄ™ likwidus
" liniÄ™ solidus
2. W jakiej postaci może wystąpić węgiel w stopach żelaza z węglem?
Grafit i cementyt
3. Wymienić fazy układu żelazo  cementyt.
Roztwor ciekly, Ferryt, austenit cementyt
4. Wymienić jakie przemiany zachodzą w układzie żelazo  cementyt (wymienić przemiany
zachodzące w stałej temperaturze).
Perytektyczna i eutektyczna
5. Jaki składnik strukturalny tworzy się w wyniku przemiany eutektycznej (podać jego definicję oraz
reakcjÄ™ jego tworzenia)?
Lc yE + Fe3C Ladeburyt  mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu
6. Jaki składnik strukturalny tworzy się w wyniku przemiany eutektoidalnej w stopach żelaza z węglem
o zawartości do 2 % wag. węgla (podać jego definicję oraz reakcję jego tworzenia)?
Mieszanina ferruty i cementytu, powstaje perlit
yS aP + Fe3C
7. Jaki składnik strukturalny tworzy się w wyniku przemiany eutektoidalnej w stopach żelaza z węglem
o zawartości powyżej 2.5 % wag. węgla (podać jego definicję oraz reakcję jego tworzenia)?
Ledeburyt tworzy siÄ™ z roztworu ciekÅ‚ego w temperaturze 1147oC zgodnie z przemianÄ…: LC ®ðgðE +
Fe3C.
Ledeburyt  eutektyczna mieszanina austenitu (zawierajÄ…cego 2,06 %C) i cementytu
(zawierajÄ…cego 6,67 %C)
W temperaturze 723oC austenit przemienia siÄ™ w perlit w wyniku przemiany eutektoidalnej.
Poniżej temperatury 723oC , ledeburyt już stanowi mieszaninę perlitu i cementytu. Struktura
taka nosi nazwÄ™ ledeburytu przemienionego.
Ledeburyt przemieniony jest charakterystycznym składnikiem strukturalnym żeliw białych.
8. Wymienić składniki strukturalne układu żelazo cementyt.
Cementyt pierwotny, cementyt wtorny, cementyt trzeciorzedowy
9. Podać definicję perlitu.
Mieszanina ferruty i cementytu
10. Podać definicję ledeburytu.
mieszanina eutektyczna austenitu i cementytu
11. Kiedy tworzy się cementyt pierwszorzędowy ?
Cementyt pierwotny (pierwszorzędowy), krystalizuje roztworu ciekłego węgla w żelazie zgodnie ze
zmianą rozpuszczalności według linii CD
12. Kiedy tworzy się cementyt wtórny ?
Cementyt wtórny wydziela się w stanie stałym z austenitu wskutek malejącej rozpuszczalności
wÄ™gla w żelazie gð wzdÅ‚uż linii ES,
13. Kiedy tworzy się cementyt trzeciorzędowy ?
Cementyt trzeciorzędowy wydziela się z ferrytu na skutek malejącej r ozpuszczalności
wÄ™gla w żelazie að wedÅ‚ug linii PQ.
14. Podać definicję ledeburytu przemienionego ?
W temperaturze 723oC austenit przemienia siÄ™ w perlit w wyniku przemiany eutektoidalnej.
Poniżej temperatury 723oC , ledeburyt już stanowi mieszaninę perlitu i cementytu. Struktura
taka nosi nazwÄ™ ledeburytu przemienionego.
Ledeburyt przemieniony jest charakterystycznym składnikiem strukturalnym żeliw białych.
15. Ile węgla w % wag. może maksymalnie zawierać stal podeutektoidalna?
Do 0,8% C
16. Ile węgla w % wag. może minimalnie zawierać stal nadeutektoidalna ?
Powyzej 0,8% do 2,06% C
17. Ile węgla w % wag. zawiera stal eutektoidalna.
0,8% C
18. Podać definicję stali (graniczne zawartości węgla).
stopy żelaza z węglem o zawartości węgla poniżej 2% (leżące na lewo od punktu E),
otrzymywane w wyniku odlewania i następnej obróbki plastycznej.
19. Podać definicję staliwa (graniczne zawartości węgla).
odlewnicze stopy , podobnie jak stale, żelaza z węglem o zawartości węgla
poniżej 2% (leżące na lewo od punktu
20. Podać definicję żeliwa (graniczne zawartości węgla).
stopy odlewnicze żelaza z węglem zawierające powyżej 2%C
21. W jakich postaciach może występować węgiel w żeliwach węglowych?
Grafit płatkowy, grafit sferoidalny, wegiel żarzenia
22. W jakiej postaci może występować węgiel w stalach węglowych?
Odp. Wyk 6
1. Podać definicję modułu sprężystości podłużnej (moduł Younga)  zilustrować na wykresie
rozciÄ…gania.
Dla naprężeń rozciągających lub ściskających współczynnik proporcjonalności E nosi nazwę
modułu sprężystości podłużnej (moduł Younga)
wykres tyczy się również 2 pkt.
2. Podać interpretację graficzną modułu sprężystości podłużnej (moduł Younga)  zilustrować na
wykresie rozciÄ…gania.
moduł Younga równy jest tangensowi kąta, pod którym nachylona jest prosta wyrażająca
podaną zależność w układzie  naprężenie normalne  odkształcenie
3. Podać definicję granicy proporcjonalności  zilustrować na wykresie rozciągania.
Granica proporcjonalności (R )  naprężenia wywołujące wydłużenie proporcjonalne do siły
H
obciążenia.
4. Scharakteryzować odkształcenie sprężyste.
Odkształcenie sprężyste  odkształcenie zanikające po usunięciu obciążenia powodującego
odkształcenie
5. Podać definicję umownej granicy sprężystości  zilustrować na wykresie rozciągania.
Umowna granica odkształcenia sprężystego (R )  naprężenia wywołujące wydłużenie trwałe
0,05
materiału równe 0,05%.
F0,05
R0,05 =
So
6. Podać definicję granicy plastyczności  zilustrować na wykresie rozciągania.
Granica plastyczności R  naprężenia, które wywołują trwałe odkształcenie materiału równe
e
0,2%.
Fe
Re =
So
7. Podać definicję wytrzymałości na rozciągnie  zilustrować na wykresie rozciągania.
Wytrzymałość na rozciąganie  naprężenie R odpowiadające największej sile F poprzedzającej
m m
zerwanie próbki.
Fm
Rm =
So
8. Co to są naprężenia rozrywające  zilustrować na wykresie rozciągania.
Naprężenia rozrywające R  naprężenia powodujące zerwanie próbki
u
Fu
Ru =
So
9. Podać różnicę pomiędzy badaniami wytrzymałościowymi a badaniami technologicznycmi.
Przy określaniu własności wytrzymałościowych jednym z parametrów do ich wyznaczania jest
siła.Przy badaniach technologicznych natomiast wielkość siły nie jest określana, a badania mają
na celu ustalenie przydatności materiału do określonych procesów technologicznych, np. kucia,
gięcia, skręcania.
10. Podać kilka przykładów badań wytrzymałościowych.
Próby statyczne(rozciaganie, sciskanie, zginanie, skracanie), próby udarowe(zginanie),
zmeczeniowe(wysokocyklowe, niskocyklowe) pomiary twardosci (metody Brinella, Vickersa,
Rockwella)
11. Podać kilka przykładów badań technologicznych.
Zginania, nawijania drutu tłoczności
12. Wymienić sposoby pomiaru twardości.
metoda Brinella
metoda Rockwella
metoda Vickersa
Odp. Wyk 7
1. Na czym polega odkształcenie przez poślizg ?
Poślizg  powoduje nieodwracalne zmiany kształtu, powstaje na skutek działania naprężeń
stycznych i polega na przemieszczaniu jednej części kryształu względem drugiej po
uprzywilejowanej płaszczyz
nie przy czym budowa krystaliczna obu części kryształu pozostaje
niezmieniona.
Rozróżniamy poślizg: styczny- zachodzi jednocześnie na całej płaszczyz
nie poślizgowej,
dyslokacyjny- przebiega przy współudziale dyslokacji ruchliwych przemieszczających się w danej
płaszczyz
nie poślizgu.
2. Na czym polega odkształcenie przez bliz
niakowanie ?
Bliz
niakowanie  polega na jednakowym ściskaniu kolejnych warstw kryształu o wektor
bliz
niakowania. Skutkiem tego jest obrót kryształu w taki sposób, że pozostała jego część jest
zwierciadlanym odbiciem względem określonej płaszczyzny zwanej płaszczyzną bliz
niakowania.
3. Jakie skutki powoduje odkształcenie plastyczne metalu?
Metale jako ciała plastyczne ulegają pod działaniem sił zewnętrznych odkształceniu; które polega na
zmianie ich wymiarów i kształtu, nie ulegając przy tym zniszczeniu. Zjawisko to umożliwia
kształtowanie metali w drodze przeróbki plastycznej. Przy odkształceniu metali w miarę wzrostu
naprężeń występują początkowo odkształcenia sprężyste, następnie odkształcenia plastyczne, po
czym w miarę dalszego wzrostu naprężeń następuje w końcu zniszczenie materiału.
Plastyczność metali jest bezpośrednio związana z płaszczyznami łatwego poślizgu. Im więcej
systemów płaszczyzn łatwego poślizgu występuje w sieci krystalicznej danego metalu, tym bardziej
metal ten jest plastyczny
4. W jaki sposób można usunąć zmiany w metalu spowodowane odkształceniem plastycznym
Zmiany w metalu spowodowane odkształceniem plastycznym można usunąć poprzez wyżarzenie
rekrystalizujące. Powoduje zmniejszenie wytrzymałości i twardości, a poprawia się jego
plastyczność.
5. Jakie zasadnicze procesy zachodzÄ… w metalu podczas zdrowienia ?
W czasie zdrowienia zachodzą procesy związane ze zmniejszeniem gęstości defektów punktowych
oraz gęstość dyslokacji. Przy nagrzaniu metalu do niewysokich temperatur (dla żelaza 300  400oC
)następuje jedynie częściowe usunięcie naprężeń i powoduje usunięcie zniekształceń sieci
krystalicznej. Zanikowi odkształceń sieci nie towarzyszą zmiany mikrostruktury.
6. Na czym polega rekrystalizacja metalu ?
Rekrystalizacja jest to proces polegający na przywróceniu zgniecionemu metalowi poprawnej
struktury krystalicznej, a także własności fizycznych oraz mechanicznych jakimi się charakteryzował
przed odkształceniem.
7. Od czego zależy temperatura rekrystalizacji ?
Temperatura krystalizacji jest charakterystyczna dla danego metalu lub stopu i zależy od:
a) od uprzedniego stopnia odkształcenia plastycznego, tj. im wyższy był jego stopień, tym
niższa będzie temperatura rekrystalizacji;
b) od czystości metalu;
c) wielkości ziarna przed zgniotem;
d) czasu nagrzewania.
8. Podać definicję temperatury rekrystalizacji.
temp. rekrystalizacji - najniższa temperatura w jakiej zachodzi proces rekrystalizacji, określa ona
temperaturę wyżarzania rekrystalizującego po przeróbce plastycznej na zimno.
9. Co to jest zgniot krytyczny
Zgniot krytyczny - Po osiągnięciu pewnego stopnia odkształcenia zwanego krytycznym stopniem
zgniotu, w wyniku rekrystalizacji powstają ziarna bardzo dużych rozmiarów. Dopiero dalsze
podwyższanie stopnia zgniotu powoduje silne zmniejszenie się ziarna po rekrystalizacji i to tym
większe im większy był stopień odkształcenia plastycznego na zimno.
(Zgniot - całość zmian własności fizycznych i mechanicznych metali i stopów, wywołanych
odkształceniem plastycznym na zimno, tzn poniżej temperatury rekrystalizacji.)
Odp. Wyk 8
1. W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplną ?
-Obróbka cieplna ma na celu zmianę właściwości (mechanicznych??) poprzez zmianę struktury, lecz
bez zmiany kształtu obrabianego przedmiotu. W zależności od parametrów obróbki cieplnej oraz zmian
zachodzących w strukturze pod wpływem obróbki cieplnej wyróżnia się: wyżarzanie, hartowanie,
odpuszczanie, przesycanie i starzenie.
2. Wymienić rodzaje obróbki cieplnej.
-obróbka cieplna zwykłą,
-obróbka cieplno mechaniczna (cieplno-plastyczna),
-obróbka cieplno-chemiczna,
-obróbka cieplno-magnetyczna
3. Wymienić podstawowe przemiany fazowe wykorzystywane w obróbce cieplnej ?
I.Przemiana ferrytu w austenit (do 0,01% wag. C) FeÄ…(C)-> Feg(C)
g(C)
II.Przemiana perlitu w austenit FeÄ…(C)+Feƒ (C)-> Feg(C)
II.Przemiana perlitu w austenit FeÄ…(C)+Feƒ (C)-> Feg(C)
III.Przemiana martenzytu w mieszanine ferryru i cementytu Fe Ä…(C)->FeÄ…(C)+Feƒ C
III.Przemiana martenzytu w mieszanine ferryru i cementytu Fe Ä…(C)->FeÄ…(C)+Feƒ C
4. Scharakteryzować hartowanie zwykłe (zilustrować na wykresie CTP).
5. Scharakteryzować hartowanie stopniowe (zilustrować na wykresie CTP).
6. Scharakteryzować hartowanie izotermiczne (zilustrować na wykresie CTP).
7. Scharakteryzować przemianę martenzytyczną w stali.
-Ze względu na niską temperaturę procesu przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną.
-W wyniku przemiany następuje przebudowa sieci regularnej płasko-centrycznej (A1) na sieć regularną
przestrzennie centrowanÄ… (A2).
-Martenzyt w stalach węglowych jest przesyconym roztworem węgla w żelazie a.
-Warunkiem przebiegu przemiany martenzytycznej jest ciągłe obniżanie temperatury od temperatury
początku przemiany (M ) do temperatury końca przemiany martenzytycznej (M ).
s f
8. Scharakteryzować szybkość krytyczną podczas hartowania (zilustrować na wykresie CTP).
-Szybkość krytyczna stanowi miernik trwałości austenitu przechłodzonego w perlitycznym lub
bainitycznym zakresie temperatury. Trwałość ta zależy przede wszystkim od składu chemicznego, a
ponadto od stopnia jednorodności chemicznej i wielkości ziarna austenitu. Wynika stąd, że nawet dla
tego samego gatunku krytyczna szybkość chłodzenia może być zawarta w pewnych granicach. Jej
wartość jest wartością przybliżoną. Dane literaturowe dotyczące krytycznej szybkości chłodzenia
różnych stali są rozbieżne. Orientacyjnie przyjmuje się szybkość chłodzenia dla stali niestopowych ok.
1000-100 C/s, a dla stali stopowych ok. 100-10C/s i mniej. Krytyczną szybkość chłodzenia należy
osiągnąć przy hartowaniu martenzytycznym nie w całym zakresie temperatur chłodzenia, lecz tylko w
zakresie najmniejszej trwałości austenitu. Natomiast w pozostałych zakresach temperatur, a zwłaszcza
podczas przemiany martenzytycznej szybkość ta powinna być znacznie mniejsza.
Krytyczna szybkość chłodzenia stanowi główne, chociaż nie jedyne kryterium doboru ośrodka
chłodzącego dla określonego gatunku stali. Stale o dużej szybkości krytycznej chłodzenia hartuje się
zazwyczaj w wodzie, a o mniejszej w odpowiednio dobranych olejach lub innych ośrodkach
chłodzących.
9. Scharakteryzować rodzaje wyżarzania (min. 4).
ujednoradniające  ujednorodnienie składu, wlewki stalowe, jednorodność składu chemicznego
zupełne - rozdrobnienie ziarna, uzyskanie jednorodnej, drobnoziarnistej struktury poprzez bardzo wolne
chłodzenie z piecem, dla stali stopowych
normalizujÄ…ce  rozdrobnienie i ujednorodnienie struktury,
izotermiczne  odmiana wyżarzania zupełnego,
sferoidyzujące - koagulacja węglików, uzyskanie sferoidytu(cementytu kulkowego w osnowie ferrytu) 
dobra skrawalność i podatność na odkształcenie plastyczne, dla stali
rekrystalizujące  usunięcie skutków zgniotu,
odprężające usunięcie naprężeń po zbiegach technologicznych: naprężeń odlewniczych,
spawalniczych lub cieplnych, często - sezonowanie
wyżarzanie grafityzujące - rozkład cementytu na grafit (żeliwa), polega na nagrzaniu do żeliwa do
temperatury, w której zachodzi rozkład cementytu, wygrzaniu w tej temperaturze z następnym
chłodzeniem. Stosowane jest żeliwa białego celem uzyskania żeliwa ciągliwego odwęglające 
wypalenie węgla w celu uzyskaniu żeliwa białego ciągliwego,
przegrzewające  zwiększenie ziarna dla polepszenia obrabialności.
10. Na czym polega hartowanie powierzchniowe stali i jakie sÄ… metody hartowania powierzchniowego.
Hartowanie polega na nagrzaniu przedmiotu do temperatury, w której następuje wytworzenie struktury
austenitu i następnym szybkim chłodzeniu w wodzie lub oleju w celu otrzymania struktury
martenzytycznej.
Wyróżnia się:
Hartowanie zwykłe
Hartowanie stopniowe
Hartowanie bainityczne z przemianÄ… izotermicznÄ…
11. Co to jest hartowność stali ?
Hartowność  głębokość na jaką stal da się zahartować .
Miarą hartowności jest głębokość strefy zahartowanej.
12. Co to jest utwardzalność stali ?
Utwardzalność  zdolność stali do utwardzania się przy hartowaniu, określa ją maksymalna
twardość mierzona na powierzchni stali, którą uzyskano przy optymalnych parametrach hartowania.
Twardość po hartowaniu rośnie wraz z zawartością węgla w stali do zawartości 0,9% C.
13. Wyjaśnić pojęcie średnica krytyczna (w przypadku hartowania)
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. Średnica
D nazywa się średnica półmartenzytyczną
50
14. Jak zmieniają się własności mechaniczne stali w zależności od temperatury odpuszczania ?
Przy tej samej temperaturze odpuszczania własności wytrzymałościowe są tym wyższe im wyższa jest
zawartość węgla w stali. Optimum własności mechanicznych uzyskuje się w zakresie 600-650oC.
15. Na czym polega proces przesycania i starzenia stali ?
-Przesycanie polega na nagrzaniu stopu do temperatury powyżej granicznej rozpuszczalności drugiego
składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i szybkim chłodzeniu w celu zatrzymania rozpuszczonego
składnika w roztworze stałym W wyniku przesycania poprawia-ją się właściwości plastyczne natomiast
zmniejsza się wytrzymałość i twardość. Przesycanie jest szeroko stosowane do stali Cr-Ni o strukturze
austenitycznej w celu rozpuszczenia węglików i uzyskania jednorodnej struktury austenitycznej, co
zwiększa odporność na korozję międzykrystaliczną oraz do uszlachetniania wysokostopowych stali
żarowytrzymałych i stali o specjalnych właściwościach magnetycznych.
-Starzenie polega na nagrzaniu stopu uprzednio przesyconego do temperatury poniżej granicznej
rozpuszczalności drugiego składnika, wygrzaniu w tej temperaturze i powolnym chłodzeniu. Podczas
procesu z roztworu przesyconego wydziela się składnik znajdujący się w nadmiarze w postaci
drobnodyspersyjnych faz. Jeżeli proces starzenia zachodzi w temperaturze pokojowej to nosi nazwę
starzenia samorzutnego lub naturalnego. Starzenie powoduje poprawę właściwości
wytrzymałościowych i twardości oraz pogorszenie plastyczności.
Połączone procesy przesycania i starzenia określa się wspólną nazwą utwardzanie wydzieleniowe.
Utwardzaniu wydzieleniowemu poddawane są stopy charakteryzujące się zmienną rozpuszczalnością
jednego ze składników w stanie stałym i ma zastosowanie do umacniania metali nieżelaznych oraz
stopowych stali austenitycznych i ferrytycznych.
Odp. Wyk 9
1. Wymienić zasadnicze procesy przebiegające podczas obróbki cieplno  chemicznej.
a) dysocjacja  polegająca na rozkładzie cząsteczek gazu i utworzeniu aktywnych atomów
pierwiastka dyfundujÄ…cego, np.: 2CO + CO2 + C,NH3 ->3H + N.
b) Adsorpcja  polegająca na wchłanianiu (rozpuszczaniu) wolnych atomów przez
powierzchniÄ™ metalu (zachodzi tylko wtedy, gdy pierwiastek wprowadzany rozpuszcza siÄ™ w
dorabianym metalu).
c) Dyfuzja  polegająca na przemieszczaniu się obcych atomów w sieci przestrzennej
obrabianego metalu.
2. Scharakteryzować proces nawęglania.
a) Nasycanie warstwy powierzchniowej węglem
b) Atmosfera: gaz węglonośny
c) Temperatura: 900-1000C
d) Grubość warstwy :0.5-2mm
e) Struktura warstwy:
-nadeutektoidalna
-eutektoidalna
-podeutektoidalna
3. Scharakteryzować proces azotowania.
a) Nasycenie warstwy powierzchniowej azotem
b) Atmosfera: amoniak lub azot
c) Temperatura: 480-650C
d) Rodzaje: krótkookresowe i długookresowe
e) Grubość warstwy:0.1-0.4mm
f) Struktura warstwy: ciągła strefa azotków Fe2-3N, pod nią cienka warstwa Fe4N,
wewnętrzna strefa dyfuzyjna ferrytu przesyconego azotem z wydzieleniami azotków
g) Elementy po azotowaniu nie wymagają dodatkowych zabiegów obróbki cieplnej  elementy
wykonane  na gotowo
h) Twardość warstw osiąga 1400HV
4. Uszeregować w odpowiedniej kolejności: azotowanie  hartowanie  odpuszczanie.
Hartowanie, azotowanie, odpuszczanie
5. Uszeregować w odpowiedniej kolejności: nawęglanie  hartowanie  odpuszczanie.
Naweglanie  hartowanie  odpuszczanie
6. Wymienić metody nawęglania.
a) W ośrodkach stałych
b) W roztopionych solach
c) Gazowe
d) W złożach fluidalnych
e) Próżniowe
f) Jonizacyjne
7. Wymienić metody azotowania.
a) KÄ…pielowe  w solach
b) Gazowe (NITREG)
c) Jonizacyjne (JONIMP)
d) Pod obniżonym ciśnieniem (NITROVAC)
e) W złożu fluidalnym
8. Jaki jest cel obróbki cieplnej po nawęglaniu?
Pierwsza obróbka(850-900C)  celem jest rozdrobnienie struktury rdzenia i rozpuszczenie siatki
cementytu.
Druga obróbka(760-800C)  celem jest utworzenie drobnokrystalicznego martenzytu, cementytu w
warstwie nawęglonej.