SIMR 2010 semestr IV

kzielinski

pytania:
[link widoczny dla zalogowanych]
ściąga;
1. Stopy żelaza z węglem
- Żeliwo – stop żelaza z węglem o zwartości węgla powyżej 2%. Temperatura topnienia: 1160’C. Żeliwa są stosowane w odlewnictwie. Żeliwa dzielą się na: Białe (węgiel w postaci węglików, kruche) i Szare (węgiel w postaci wolnej (grafitu), ogromna odporność na zużycie).
- Stal – stop żelaza z węglem o zawartości węgla poniżej 2%. Temperatura topnienia: 1500’C.
Na właściwości i strukturę stali najbardziej wywiera węgiel. Im więcej węgla w materiale to traci na plastyczności, ale wzrasta na twardości, wytrzymałości na rozciąganie i na granicy plastyczności. Jeśli zawartość węgla przekroczy ok. 1% to wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności ulega obniżeniu, ponieważ wzrasta kruchliwość materiału. Węgiel obniża temperaturę topnienia.
2. Ceramika (wykres naprężenia odkształceniowego 10A/11, drobny opis)
Materiały ceramiczne to zagęszczone tworzywa polikrystaliczne – niemetaliczne. Charakteryzują się dużą twardością, żaroodpornością i żarowytrzymałością. Można je uznać za całkowicie kruche, Nie da się odkształcić plastycznie.
Ważniejsze gatunki ceramiki:
- Tlenek aluminium
- Azotek krzemu
- Ceramika cyrkonowa
- Ceramika karborundowa
3. Wpływ węgla na właściwości mechaniczne stali
Na właściwości i strukturę stali najbardziej wywiera węgiel. Im więcej węgla w materiale to traci na plastyczności, ale wzrasta na twardości, wytrzymałości na rozciąganie i na granicy plastyczności. Jeśli zawartość węgla przekroczy ok. 1% to wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności ulega obniżeniu, ponieważ wzrasta kruchliwość materiału. Węgiel obniża temperaturę topnienia.
4. Powody dodawania pierwiastków stopowych
Poprzez dodawanie pierwiastków stopowych, możemy zmienić właściwości mechaniczne. Większość pierwiastków stopowych pogarsza przewodnictwo cieplne, zwiększając równocześnie współczynnik rozszerzalności cieplnej.
Główne powody dodawania pierwiastków stopowych to:
- Poprawić hartowność
- Wywołać odporność na korozję
- Wywołać umocnienie roztworowe i utwardzenie wydzieleniowe cząstkami twardych faz
- Uzyskać stabilizację austenitu w temperaturze pokojowej
5. Temperatura zeszklenia (informacje + wykresy 10B/4)
Jest to temperatura w której objętość swobodna równa się zero, a poniżej tej temperatury polimer ma strukturę szklistą (stan amorficzny – stały).
6. Rodzaje obróbki cieplnej (opis, wykresy 7/1)
Obróbka cieplna polega na nagrzaniu materiału do wymaganej temperatury, utrzymaniu go w tej temperaturze przez określony czas, a następnie chłodzić z żądaną prędkością, by uzyskać odpowiednie właściwości mechaniczne. (Nagrzewanie -> Wygrzewanie -> Chłodzenie).
Rodzaje obróbki cieplnej:
- Wyżarzanie (wykres: 7/2) – jest to zabieg, w którym głównym czynnikiem jest temperatura i czas wygrzewania. Temperatura w tej obróbce może leżeć powyżej jak i poniżej temperatury krytycznej. Szybkość chłodzenia z temperatury krytycznej musi być bardzo powolna, by mogły zajść przemiany fazowe. Poniżej temperatury krytycznej, czas chłodzenia jest dowolny. Rodzaje wyżarzeń powyżej temperatury krytycznej: Ujednorodniające, Normalizujące, Zmiękczające. Rodzaje wyżarzeń poniżej temperatury krytycznej: Odpuszczające, Normalizujące, Odprężające, Starzejące.
- Hartowanie (wykres: 7/3) – głównym czynnikiem tego zabiegu jest temperatura i szybkość chłodzenia stopów. W tej obróbce nagrzewa się stop powyżej temperatury krytycznej, a następnie chłodzi z tak szybką prędkością by nie mogły zajść przemiany zgodne z wykresem równowagi, a zaszły przemiany prowadzące do otrzymania faz metastabilnych. W skrócie: W skutek szybkiego chłodzenia austenitu powstaje Martenzyt.
- Przesycanie (wykres: 7/3) – zabieg w którym głównym czynnikiem jest temperatura i szybkość chłodzenia. Wygrzewanie musi się odbyć koniecznie w temperaturze powyżej temperatury granicznej rozpuszczalności składnika w metalu zasadniczym. Chłodzenie musi być na tak szybkie by nie zdążyły zajść żadne zmiany fazowe.
ODPUSZCZANIE – obróbka cieplna polegająca na rozgrzaniu materiału do temperatury 723’C (przemiana eutektoidalna) i następnie ochłodzeniu. Odpuszczanie jest końcowym etapem obróbki cieplnej stali konstrukcyjnych.
Rozróżniamy 3 rodzaje odpuszczeń:
- Niskotemperaturowe – w zakresie od 150 do 200’C (usunięcie naprężeń hartowniczych, zachowanie dużej twardości i odporności na ścieranie).
- Średniotemperaturowe – w zakresie od 250 do 500’C (twardość ulega dość znacznym obniżeniu, stal zyskuje wytrzymałość i sprężystość).
- Wysokotemperaturowe – od 500’C, a poniżej temperatury przemiany eutektoidalna (723’C) (Ma na celu zwiększenie stosunku Re do Rm, zwiększenie granicy plastyczności, wydłużenia i przewężenia.
7. Metody złożone obróbki cieplnej
- Obróbka cieplno-chemiczna – zabieg polega na zmianie składu i mikrostruktury warstwy powierzchniowej. Celem jest podwyższenie np. twardości, odporności na ścieranie albo antykorozyjności.

Wzbogacacze:
- Nawęglanie – polega na wzbogaceniu warstwy powierzchniowej w węgiel (korzyści: patrz pkt. 3)
- Azotowanie – polega na wzbogaceniu warstwy powierzchniowej w azot. Celem zabiegu jest uzyskanie dużej twardości powierzchniowej, zwiększenie odporności na ścieranie oraz zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej (azotowanie utwardzające). Niekiedy celem jest jedynie zwiększenie odporności na czynniki korozyjne (azotowanie antykorozyjne).
- Obróbka cieplno-plastyczna – zabieg polega na obróbce plastycznej w celu umocnieniu austenitu, oraz obróbkę cieplną.
Najbardziej rozpowszechnione metody obróbki cieplno plastycznej to:
- Wysokotemperaturowa – stal austenityzuje się w temperaturze powyżej Ac3, a odkształca w temperaturze rekrystalizacji, po obróbce stal hartuje się i nisko odpuszcza.
- Niskotemperaturowa – stal po austenityzacji chłodzi się do temperatury maksymalnej trwałości austenitu przechłodzonego, niższej od temperatury rekrystalizacji (550-650’C). W tej temperaturze przeprowadza się obróbkę plastyczną, po czym chłodzi się ją poniżej temperatury Ms.
8. Hartowanie – trudności i zapobieganie
Trudności:
- Nierównomierne chłodzenie (środek jest chłodzony z mniejszą prędkością od krytycznej)
- Szybkie chłodzenie może wywołać naprężenia skurczliwe, które mogą spowodować pęknięcia nieodpuszczonego martenzytu.
Zapobieganie:
Zazwyczaj wprowadza się do stali niewielką ilość odpowiedniego pierwiastka, np.: MOLIBDENU, MANGANU, CHROMU, NIKLU. Powoduje to przesunięcie krzywych węgla w prawo.
9. Rodzaje umocnień
- Umocnienie roztworowe – polega na dodaniu do stali narzędziowych WOLFRAMU i KABALTU.
- Umocnienie cząstkami twardych faz
10. Odporność na korozję
Stale zawierające nie mniej niż 12% Chromu są odporne na korozję. Chrom tworzy na powierzchni warstwę tlenku, zapobiegającą przedostania się tlenku w głąb materiału.
11. 5 grób stali nierdzewnych
Stale nierdzewne dzieli się na:
- stale martenzytyczne
- stale ferrytyczne
- stale austenityczne
- stale ferrytyczno-austenityczne
- stale umacniane wydzielinowe
12. Stale narzędziowe stopowe

Konstrukcyjne:
Narzędziowe:
O szczególnych właściwościach

- Dla budownictwa
- Do pracy na zimno
- Do pracy w podwyższonych temperaturach

- Sprężynowe
- Do pracy na gorąco
- Odporna na korozję (nierdzewna, kwasoodporna)

- Do nawęglania
- Szybkotnące
- Żaroodporna i zaworowa

- Do ulepszania cieplnego

- O szczególnych właściwościach magnetycznych

- Do azotowania

- O szczególnych właściwościach fizycznych

- Na łożysko toczne

13. Stale narzędziowe niestopowe (węglowe)

Konstrukcyjne:
Narzędziowe:
O szczególnych właściwościach

- Zwykłej jakości
- Płytko hartujące się
- Magnetycznie miękka

- Wyższej jakości
- Głęboko hartujące się
- Łatwo obrabiana mechaniczne

- Najwyższej jakości

14. Rozciąganie polimerów na zimno
W temperaturze niższej o 50’C od temperatury zeszklenia zmieniają stan na lepko sprężyste
- małe odkształcenia – polimer wykazuje sprężystość liniową
- przy odkształceniu ok. 0,1 – polimer zaczyna zachowywać się plastycznie i ulega wydłużeniu