57 pytań i odpowiedzi z materiałoznawstwa.
1. Wymień typy komórek elementarnych charakteryzujących sieci krystaliczne. Jakiego typu komórki mają odmiany alotropowe żelaza i grafitu. Jaka jest rozpuszczalność węgla w poszczególnych odmianach alotropowych żelaza i z czego ona wynika.
Wyróżniamy 3 podstawowe typy sieci krystalicznych: -sieć regularna ściennie centrowanaA1 Sieć regularna przestrzennie centrowana A2 Sieć heksagonalnaA3
Ferryt wysokotemperaturowy (Ferryt G) A2 AustenitA1 Ferryt A2 Grafit A9
Odmiany alotropowe żelaza wykazują zdolność rozpuszczania węgla zależną od temp., przy czym max. Rozpuszczalność występuje w temp. przemian: perytektycznej, eytektycznej i eutektoidalnej. Zróżnicowana rozpuszczalność węgla w ferrycie i austenicie wiąże się z kształtem luk oktaedycznych. W ferrycie są one spłaszczone, a uwzględniając że średnica atomu węgla jest większa od średnicy luk powoduje, że rozpuszczalność węgla jest mała i nie przekracza 0,0218%.Większa rozpuszczalność węgla w austenicie wiąże się z kulistym kształtem luk oktaedycznych.
2. Opisz zjawisko polimorfizmu i związanych z nim własności materiału na przykładzie ferrytu.
Liczne pierwiastki podczas nagrzewania lub chłodzenia, a także pod wpływem ciśnienia zmieniają swoją budowę krystaliczną. Takie pierwiastki nazywają się pierwiastkami polimorficznymi, a ich odmiany różniące się budową krystaliczną-odmianami alotropowymi. Poniżej temp. 912C trwała jest odmiana Fe@ o sieci A2. W temp 912C następuje przemiana alotropowa Fe alfa <> Fe gamma czyli powstaje austenit o sieci A1 mające inne własności mechaniczne i fizyczne niż ferryt.
3. Czym jest monokryształ i polikryształ. Wskaż różnice.
Monokryształy charakteryzują się prawidłowym rozmieszczeniem przestrzennym atomów z zachowaniem jednakowej orientacji wszystkich elelmentarnych komórek sieciowych w całej objętości kryształu. Monokryształy wykazują silną zależność własności fizycznych, mechanicznych i innych od kierunku pomiaru lub pobrania próbki. Polikryształy składają się z ziarn z których każde ma w przybliżeniu prawidłową strukturę krystaliczną. Przypadkowa orientacja krystaliczna poszczególnych ziaren decyduje o niemal jednakowych własnościach tych materiałów w różnych kierunkach.
4. Wymień i opisz rodzaje defektów sieci krystalicznej.
Do wad budowy krystalicznej zaliczamy:
Defekty pkt, defekty liniowe, defekty powierzchniowe.Do wad pkt. Należą wakanse tj. wolne węzły sieci krystalicznej, oraz atomy międzywęzłowe, tj. atomy, które opóściły pozycje węzłowe i przemieściły się do pozycji międzywęzłowych. Defekty pkt. Mają niewielkie wymiary w krysztale i powstają w wyniku drgań cieplnych węzłów sieci wokół położeń równowagowych.Znane sę dwa mechanizmy powstawania defektów pkt. Pierwszy z nich, zwany efektem Frenkla, powstaje wskutek przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej w międzywęzłowo z jednoczesnym utworzeniem wakansu.Drugim z tych mechanizmów jest defekt Schottky’ego, polegający na wytworzeniu wakansu w wyniku przemieszczenia się atomu z pozycji węzłowej sieci na powierzchnię kryształu. Liniowym wadami budowy krystalicznej są dyslokacje. Do głównych rodzajów dyslokacji należą : dyslokacje krawędziowe,śrubowe i mieszane.Dyslokację krawędziową stanowi krawędź płaszczyzny sieciowej przerwanej w krysztale. Taka płaszczyzna, zwana półpłaszczyzną lub ekstra płaszczyzną sąsiaduje z dwoma płaszczyznami sieciowymi o prawidłowej budowie. Zależnie od usytuowania ekstrapłaszczyzny dyslokacja krawędziowa może być dodatnia lub ujemna.Miarą wielkości dyslokacji jest wektor Burgersa. Wlk. Tego wektora można wyznaczyć za pomocą konturu Burgersa. Dyslokacje krawędziowe leżą w płaszczyźnie poślizgu tj. w płaszczyźnie sieciowej o najgęstszym ułożeniu atomów, mogą się w krysztale przemieszczać pod działaniem naprężeń stycznych o wartości wyższej od krytycznej. Powoduje to odkształcenie plastyczne przez poślizg. Innym mechanizmem poruszania się dyslokacji krawędzi. Jest wspinanie, polegające na odłączeniu się atomów od ekstrapłasz. I ich migracji do wolnych pozycji węzłowych sieci tj. wakansów.Dyslokacja śrubowa powstaje wskutek przemieszczenia jednej części kryształu w płaszczyźnie poślizgu względem drugiej, równolegle do osi zwanej linią dyslok, śrubowej. Dyslokacj śrubowe mogą być prawoskręnte lu lewoskrętne. Dyslokacje o dowolnej orientaqcji wektora Burgersa (beta) względem lini dyslokacji noszą nazwę dyslokacji mieszanych. Można je traktować jako nałożone na siebie dyslokacje krawędziowe i śrubowe.Do powierzchniowych defektów budowy krystalicznej zaliczamy: granice ziarn i granice międzyfazowe.Granice ziarn oddzielają ziarna różniące się wzajemną orientacją krystaliczną, a wstopach technicznych ponad to składem chemicznym. W zależności od kąta dezorientacji krystalicznej granice ziarn dzieli się na wąskokątowe i szerokokątowe. Granice wąskokątowe, powstające w miejscu zetknięcia pod ziarna charakteryzują się niewielkim kątem dezorientacji krystalicznej. Granice wąskokątowe daszkowe łączą kryształy o wspólnym kierunku krystalograficznym równoległym do granicy.Granice wąskokąt, skrętne powstają w miejscu połączenia kryształow o wspólnym kierunku sieciowym prostopadłłym do granicy.Granice szerokokątowe charakteryzują się dużym kątem dezorientacji krystalicznej ziarn, na styku których powstają. Granice międzyfaszowe to granice między ziarnami różnych faz różniąćych się parametrami i typem sieci. Granice międzyfazowe można podzielić na:koherentne, półkoherentne i niekoherentne.
5. Jaki jest wpływ defektów sieci krystalicznej na wytrzymałość materiałów. Jakie są praktyczne metody zwiększające wytrzymałość metalu.
Wady budowy krystalicznej w istotny sposób wpływają na własności wytrzymałościowe i plastyczne metali.obliczenia teoretyczne wskazują że najlepszymi właściwościami wytrzymałościowymi powinny cechować się metale o idealnej budowie krystalicznej.Potwierdza to fakt, że wysokie własności uzyskują kryształy włoskowate, tzw.wiskery. Dązenie do ograniczenia wad budowy krystalicznej jest jednak technicznie bardzo trudne. Praktyczne metody zwiększania wytrzymałości metali poleg na znacznym zwiększeniu gęstości wad budowy krystalicznej, co można osiągnąć przez rozdrobnienie ziarn, wydzielenia faz o dużej dyspresji, a także przez gniot wskutek w skutek odkształcenia plastycznego na zimno.
6. Na czym polega umocnienie materiału, w wyniku jakiej obróbki ono powstaje.
Każdemu odkształceniu plastycznemu większość metali towarzyszy w mniejszym lub większym stopniu zjawisko umocnienia, któremu towarzyszą zmiany w strukturze.Mogą one być wywołane działaniem sił zewnętrznych w procesach technologicznych takich jak:walcowanie, kucie, tłoczenie, przeciąganie, a także pod wpływem przemian fazowych. Metal umocniony w stosunku do nieumocnionego charakteryzuje się wyższymi własnościami wytrzymałościowymi tj.wyższą wytrzymałłością na rozciąganie Rm, granicą plastyczności Re lub wyższą twardością. Natomiast własności plastyczne takie jak: wydłużenie i przewężenie w wyniku umocnienia maleją.Umocnienie jest wynikiem malejącej wraz z przyrostem naprężenia zdolności przemieszczania się dyslkoacji na skutek blokowania ich przez inne dyslokacje oraz przeszkody takie jak:atomy obce, granice ziarn, wydzielenia itd.
7. Podaj definicję liczby Poissona oraz przedział jej wartości. Scharakteryzuj wielkości wchodzące w skład tej liczby.
Wartość bezwględna zwężenia względnego do wydłużenia względnego nazywamy współczynnikiem odkształcenia poprzecznego lub liczbą Poissona.
Przykładowe wartości liczby Poissona dla różnych materiałów:
Materiał r
Korek 0,00
Szkło 0,2-0,26
Stal 0,25-0,33
Miedź 0,30-0,34
Kauczuk 0,40-0,45
8. Opisz doświadczenie Hooke'a posługując się odpowiednim wykresem. Przedstaw krzywe rozciągania na dla charakterystycznych materiałów.
Wlk. charakteryzujące własności wytrzymałościowe I plastyczne mateiałów można wyznaczyć I obliczyć na podstawie statycznej próby rozciągania, która polega na jednoosiowym rozciąganiu próbki ze stała szybkością aż do jej pęknięcia
Wytrzymałość na rozciąganie Rm, czyli naprężanie normalne w próbce obliczone jako stosunek największej siły rozciągającej Fm, uzyskanej podczas próby, do pola powierzchni przekroju początkowego próbki So.
Wyraźną granicę plastyczności Re jest naprężenie rozciągające w próbce, po osiągnięciu którego następuje wyraźny wzrost jej wydłużenia przy ustalonej lub nieco zmniejszonej sile rozciągającej.W przypadku braku cech wyraźnej granicy plastyczności wywołująca w próbce umowne wydłużenie trwałe równe 0,2%.
9. Wymień i opisz metody badania twardości materiałów.
Statyczne metody pomiaru twardości polegają na wciskaniu penetratora w badany materiał poza granicę sprężystośći, do spowodowania odkształcenień trwałych.Metody Brinella, Vickersa, Rockwella.
M Brinnela-polega na statycznym wciskaniu kulki stalowej lub kulki z węglików spiekanych o określonej średnicy z określoną siłą obciążającą w badany materiał, a następnie pomiarze średnicy powstałego odcisku.
M Rockwella-polega na dwustopniowym wciskaniu w badany materiał wgłębnika oraz pomiarez trwałego przyrostu głębokości odcisku po odciążeniu.
M Vickersa- polega na wciśnięciu w metal diamentowego ostrosłupa o podstawie kwadratu i kącie między przeciwległymi ścianami = 136 stopni.
10. Co to jest udamość materiału, opisz jak, i po co, się ją wyznacza.
Udarność jest to stosunek energii zużytej na złamanie próbki do pola powierzchni w miejscu karbu.Polega na złamaniu jednym uderzeniem młota wahadlowego Charpy’ego próbki z karbem podpartej swobodnie na obu końcach i pomiarze energii jej złamania.
11. Wymień i scharakteryzuj własności użytkowe materiałów.
Własności materiałów to zespół cech określających relację tworzywa na działanie czynników zewnetrznych.Właściwości materiałów możemy podzielić na: fizyczne(przewodność elektryczna, przewodność cieplna, ciepło właściwe, własnośći magnetyczne)
Mechaniczne(wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności, wydłużenie, przewężenie)
Technologiczne(decydują o przydatności materiałów do określonej obróbki) chemiczne(szybkość rozpuszczania odporność na korozję)
12. Jaka jest różnica między roztworami stałymi różaowęzłowymi i międzywęzłowymi.
W przypadku gdy atomy pierwiastka rozpuszczonego są usytuowane w sposób nieuporządkowany w przestrzeniach międzywęzłowych sieci metalu rozpuszczalnika, roztwór stały jest nazwany roztworem stałym międzywęzłowym. Gdy atomy metalu rozpuszczonego zajmują przypadkowo dowolne węzły w sieci krystalicznej metalu rozpuszczalnika, roztwór stały jest nazwany roztworem stałym różnowęzłowym.
13. Narysuj i opisz krzywą termiczną przemiany krystalizacji cieczy jedno i dwuskładnikowej. Do czego służą krzywe termiczne przemian układów dwuskładnikowych.
Na rys przedstawiono krzywe termiczne przemiany krystalizacji cieczy jednoskładnikowej1 i dwuskładnikowej2.Widać wyraźnie że krzepnięcie cieczy jednoskładnikowej odbywa się w stałej tempe.T1 Natomiast proces krzepnięcia cieczy dwuskładnikowej odbywa się w zakresie temp T2 i T3.Pkt. przegięcia na tej krzywej przeniesione na układ temperatura-zawartość składników wyznaczają linie likwidus (1 pkt.przegięcia) oraz solidus (2 pkt. Przegięcia)
Krzywe termiczne pozwalają na wyznaczenie układu równowagi fazowej stopu.
14. Od czego zależy szybkość krystalizacji. Opisz przebieg powstawania krystalitów.
Szybkość procesu krystalizacji jest uzależniona od:szybkości zarodkowania, od ilości zarodków krystalizacji tworzących się w ciągu jednostki czasu w jednostce objętości cieczy oraz od liniowej szybkości zarodkowania.
Krystalizacja przebiega przez zarodkowanie i wzrost zarodków, Zarodkami krystalizacji w fazie ciekłej są zespoły bliskiego uporządkowania o wlk. Większej od krytycznej, do których przyłączają się kolejno następujące atomy. Natomiast zespoły bliskiego uporządkowania o wlk.podkrytycznej, zwane embrionami, ulegają rozpuszczeniu w cieczy.
15. Scharakteryzuj składniki obszarów jednofazowych układu metastabilnego żelazo - węgiel.
Ferryt- roztwór stały, międzywęzłowy węgla w żelazie alfa.Ferrryt może rozpuścić max 0,0218%C w temp. przemiany eutektoidalnej 727C
Wysokotemperaturowy ferryt gamma-to roztwór stały węgla w wysokotemperaturowej odmianie żelaza alfa.Wykazuje on większą rozpuszczalność węgla niż ferryt alfa (do 0,09%)ma również większy parametr sieci niż ferryt alfa.
Austenit –roztwór stały, międzywęzłowy węgla w żelazie gamma o maksymalnej rozpuszczaloności węgla 2,11%. W warunkach równowagi nie może istnieć poniżej temeratury (727C).Przemiana eutektoidalna przebieg zgodnie ze wzorem gs<727C>alfa p +Fe3C, co oznacza, że przy ochłodzeniu ustaenit o składzie punktu S(0,77%C) ulega rozkładowi na mieszaninę eutekoidalną ferrytu o składzie punktu P i cementytu zwaną perlitem.Przemiana ta występuje we wszystkich stopach o zawartości węgla wyższej od pkt. P(0,0218%C). W stopach o zawartości węgla wyższej niż 2,11 przemianie eutektoidalnej podlega również austenit wchodzący w skład ledeburytu, w wyniku czego poniżej 727 C stop składa się z perlitu oraz cementytu i jest nazywa się ledeburytem przemienionym.
16. Podaj charakterystyczne informacje dotyczące przemiany perytektycznej w układzie Fe-Fe3C.
Przemiana perytektyczna przebiega zgodnie ze wzorem dh+Lb<1495C>gj co oznacza że przy chłodzeniu ferrytu d o składzie pkt. H reaguje z roztworem ciekłym L o składzie pkt B dając w wyniku austenit o składzie pkt.J Przemiana ta zachodzi w stopach o zawartości węgla w zakresie między pkt H(0,09%) i B(0,53%)
17. Podaj charakterystyczne informacje dotyczące przemiany eutektycznej w układzie Fe-FeiC.
Przemiana eutektyczna przebiega zgodnie ze wzorem Lc<1148C>gE_Fe3C, co oznacza, że przy chłodzeniu roztwór ciekły o składzie C(4,3%C) ulega rozkładowi na mieszaninę eutektyczną złożoną z austenitu o składzie pkt E i cementytu, zwaną ledeburytem.Przemiana ta zachodzi tylko w stopach o zawartości węgla wyższej od pkt E(2,11%)
18. Cementyt w układzie Fe-FCjC występuje jako pierwotny, wtórny i trzeciorzędowy. Z czego to wynika ?
Cementyt pierwotny- wydzielający się z roztworu ciekłego zgodnie ze zmienną rozpuszczalnością węgla w cieczy wzdłuż lini CD.Cementyt wtórny- wydzielający się w stanie stałym z austenitu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze stałym g wzdłuż lini ES. Cementyt trzeciorzędowy – wydzielający się w stanie stałym z ferrytu w wyniku malejącej rozpuszczalności węgla w roztworze stałym alfa wzdłuż lini PQ
19. Opisz przebieg krzepnięcia stopu o składzie pod, nad i eutektycznym na wykresie Fe-Fe3C.
Chłodzenie stopu o składzie podeutektycznym. Krystalizacja rozpoczyna się od wydzielania austenitu g wzdłuż lini BC.Skład cieczy L zmienia się do odpowiadającego pkt.C Po osiągnięciu temp. 1148C przebiega przemiana eutektyczna L>g+Fe3C1 Bezpośrednio z cieczy powstaje ledeburyt, czyli mieszanina eutektyczna złożona z austenitu g i cementytu wtórnego Fe3C1Podczas dalszego chłodzenia z przesyconego austenitu wydzielają się kryształy cementytu wtórnego Fe3C2 Skład austenitu przesuwa się do odpowiadającego pkt.S Ochłodzenie stopu do tem.727C powoduje przemianę eutektoidalną austenitu w perlit. Powstaje w ten sposób ledeburyt przemieniony. Poniżej temp. 727C strukturę stopu stanowi perlit, ledeburyt przemieniony i cementyt wtórny. Chłodzenie stopu o składzie nadeutektoidalnym. Wraz z ochładzaniem stopu do temp. Odpowiadającej lini CD bezpośrednio z cieczy zaczynają się wydzielać kryształy cementytu pierwotnego Fe3C1.W miarę dalszego chłodzenia stopniowo zwiększa udział tych kryształów.Jednocześnie ciecz ubożeje w węgiel, aż do stężenia pkt. C W temp 1148C powstała ciecz krzepnie jako eutektyka g+Fe3C1 i powstaje ledeburyt. Dalsze chłodzenie stopu do temp.727C wpływa na wydzielenie nadmiaru węgla z austenitu ledeburycznego w postaci cementytu Fe3C2. W temp. 727C austenit przemienia się w perlit, tworząc ledeburyt przemieniony Poniżej temp. Eutektoidalnej, strukturę stopu stanowi ledeburyt przemieniony i cementyt pierwotny.
Chłodzenie stopu o składzie eutektycznym. Stop o składzie pktC (4,3%C) w temp.1148 ulega przemianie eutektycznej polegającej na tym że ciecz w tej temp. Zamienia się w mieszaninę eutektyczną austenitu o składzie pkt.E i cementytu zwaną ledeburytem. Po ochłodzeniu stopu do temp. 727C następuje przemiana eutektoidalna austenitu w perlit>powstaje w ten sposób ledeburyt przemieniony>Stop o składzie 4,3%C w temp. Pokojowej ma strukturę ledeburytu przemienionego.
20. Opisz przebieg krzepnięcia stopu o składzie pod, nad i eutektoidalnym na wykresie Fe-Fe3C.
Chłodzenie stopu o składzie podeutektoidalnym>Obniżenie temp. Cieczy metalicznej do temp. Odpowiadającej AB powoduje wydzielenie z cieczy kryształow ferrytu wysokotemp. g o udziale zwiększającym się, aż do osiągnięcia temp. 1495C W tej temp przebiega przemiana perytektyczna L+d>g. Nadamiar cieczy w tym stopie decyduje o uzyskaniu mieszaniany austenitu i cieczy L po zakończeniu przemiany perytektycznej.Ciecz z tej mieszaniy przemienia się z kolei w kryszztały austenitu.Poniżej lini JE wystepuje wyłącznie austenit g Dalsze chłodzenie stopu do temp. Odpowiadjącej lini GS powoduje zapoczątkowanie przemiany austenitu g w ferryt alfa.Skład austenitu przesuwa się do odpowiadającego pkt.S W temp. 727C przebiega przemiana euetktoidalna utworzonego austenitu w perlit.Pozostała część osnowy stopu stanowi ferryt, które skład przesuwa się do odpowiadającego pkt. P poniżej temp 727C z przesyconego węglem ferrytu wydziela się cementytu trzeciorzędowy Fe3C3 Struktura stopu w temp pokojowej stanowią : ferryt, perlit i Fe3C3.
Chłodzenie stopu o składzie nadeutektoidalnym. Wraz z obniżeniem temperatury do odpowiadającej linii BC, z cieczy bezpośrednio powstaje austenit. Jego udział stopniowo zwiększa się w tym stopie w miarę dalszego chłodzenia. W temperaturze niższej od odpowiadającej linii SE austenit uzyskuje pełne nasycenie węglem. Powoduje to wydzielenie kryształów cementytu wtórnego Fe3C2. Skład austenitu zmienia się wzdłuż linii SE do odpowiadającego pkt S. W temp. 727C następuje przemiana eutektoidalna austenitu (g) w perlit a wydzielony uprzednio cementyt wtórny Fe3C2 nie ulega zmainie. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej strukturę stopu stanowi pelit i cementyt wtórny.
Chłodzenie stopu o składzie eutektoidalnym. Wraz z obniżaniem temp. Do odpowiadającej linii BC, z cieczy bezpośrednio powstaje austenit którego udział zwiększa się stopniowo w miarę dalszego chłodzenia. W temperaturze niżej od odpowiadającej linii JE występuje wyłącznie austenit. W temp. 727C zachodzi przemiana eutektoidalna w wyniku której z austenitu o składzie pkt. S(0,77%C) i cementytu, zwana perlitem i Poniżej temp. 727C strukturę stopu stanowi perlit.
21. W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplną stali.
Obróbka cieplna jest technologią obejmująca zespół zabiegów wywołujących polepszenie własności mechanicznych i fizyko-chem, metalu i stopów, powodowane zmianami struktury w stanie w stanie stałym w wyniku zmian temp, czasu oraz działania ośrodka. Obróbka cieplna polega na nagrzaniu stali do odpowiedniej temp, wygrzaniu w tej temp , a następnie chłodzeniu. Celem obróbki cieplnej jest uzyskanie drobnoziarnistej struktury, a stad uzyskane wysokich własności wytrzymałościowych, uzyskanie dużej twardości.
22. Co jest istotą przemiany martenzytycznej. Jaki musi być spełniony warunek jej zajścia. Jak nazywa się powstała struktura i jakie są jej własności.
Przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną i zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temp. Ms, początku tej przemiany przy chłodzeniu z szybkością większą od krytycznej Vk . W wyniku tej przemiany powstaje martenzytu, czyli przesycyny roztwór węgla w żelazie alfa .Przemiana martenzytyczna zachodzi pod warunkiem ciągłego obniżania temp. w zakresie od temp początku przemiany Ms do temp. Mf jej końca>Wartość Ms i Mf zależą od składu chemicznego austenitu i obniżają się ze zwiększeniem stężenia węgla w austenicie oraz wszystkich niemal dodatków stopowych z wyjątkiem Al. I Co. Podczas przemiany martenzytycznej następuje skoorodowane przeniesienie atomów bez zmiany sąsiadujących atomów dziedzicznych z austenitu. W wyniku przemiany martenzytycznej w stalach mogą utworzyć się dwa rodzaje martenzytu: listowy i płytkowy.Utworzą martenzyt jest fazą bardzo twardą, ale jednocześnie bardzo ktruchą.
23. Na czym polega odpuszczanie i w jakim celu ten rodzaj obróbki przeprowadza się. Czy zmieni się struktura stali zahartowanej poddanej następnie wysokiemu odpuszczaniu ?
Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do temp. niższej od Ac1, wygrzaniu w tej temp. i ochłodzeniu do temp. pokojowej.W zależności od temp. odpuszczanie może być niskie, średnie i wysokie.Odpuszczanie niskie jest wykonywane w temp 150-200Cm celem tej operacji jest usunięcie naprężeń hartowniczych z zachowaniem dużej twardości, wytzrymałością i odpornością na ścieranie.Odpuszczanie średnie (250-500Cels) Celem tej operacji jest zachowanie dużej wytrzymałości i sprężystości, przy niewielkim obniżeniu twardości.Odpuszczanie wysokie (500-Ac1) ma na celu osiągnięciu możliwie dobrych własności plastycznych stali. Martenzyt wysokoodpuszczony nie jest przesycony węglem i charakteryzuje się bardzo małą gęstością dyslokacji, stając się podobny do ferrytu.Występujące w nim wydzielenia cementytu stają się w dużej mierze skoagulowane.Połączone operacje hartowania i wysokiego odpuszczania nazywamy ulepszaniem cieplnym.
24. Na czym polega wyżarzanie zupełne stali, czym różni się od wyżarzania zmiękczającego. Dlaczego dla stali nadeutektoidalnej przeprowadza się wyżarzanie niezupełne. W jakim celu przeprowadza się wyżarzanie rekrystalizujące.
Wyżarzanie zupełne stali polega na jej nagrzaniu do temp, o 30-50C wyżej od Ac3, Acm (liniaGSE), wygrzaniu w tej temp, i następnym bardzo wolnym chłodzeniu, np. z piecem w zakresie temp, miedzy Ac3 i Acm a Ac1. Dalsze studzenie może odbywać się na powietrzu. Ten rodzaj wyżarzania prowadzi do wytworzenia struktury zbliżonej do stanu równowagi. Ma ona na celu zmniejszenie twardości i naprężeń wewn, oraz zwiększenie ciągliwości stali. Wyżarzanie zmiękczajace polega na nagrzewaniu stali do temp, zbliżonej do Ac1 wygrzaniu w tej temp, bardzo wolnym chłodzeniu do temp, ok.600C i następnie dowolnym chłodzeniu do temp, otoczenia . w wyniku tej operacji strukturę stali stanowi cementyt kulkowy w osnowie ferrytu . Wyżarzanie rekrystalizujące usuwa umocnienie metalu uprzednio odkształconego plastycznie na zimno, powoduje zmniejszenie twardości i wytrzymałości oraz zwiększenie ciągliwości metalu co umożliwia dalszą obróbkę plastyczną na zimno.
25. Na czym polega stabilizowanie. Jakiego typu urządzenia wymagają stosowania materiału uprzednio stabilizowanego.
Stabilizowanie polega na chłodzeniu stali bezpośrednio po hartowanie do temp, niższej od 0C, wychładzaniu w tej temp, a następnie nagrzaniu do temp, pokojowej. Obróbka ta umożliwia zmniejszanie udziału austenitu szcvątkowego w strukturze stali powodując zwiekszenie udzialu martenzytu.dzięki tej obróbce uzysjue się stabilizacje wymiarów obarabianych przedmiotów najczęściej są jej poddawaane sprawdziany i narzędzia pomiarowe
26. W jakim celu przeprowadza się obróbkę cieplno-chemiczną. Wymień rodzaje.
-Obróbka cieplno-chemiczna stali polega na wzbogaceniu w węgiel lub azot powierzchniowej warstwy przedmiotu z miękkiej stali. Zabieg ten odbywa się w środowisku chemicznym przez dyfuzję węgla lub azotu w głąb stali w wysokiej temp. W wyniku tego procesu otrzymuje się twardą powierzchnię zewnętrzną oraz miękki i ciągliwy rdzeń. Do najważniejszych rodzajów obróbki cieplno-chemicznej, należą: nawęglanie, azotowanie i cyjanowanie.
27. Wymień główne rodzaje stali węglowych i ich zastosowania.
-Stale węglowe dzielą się ze względu na przeznaczenie:
stale konstrukcyjne zwykłej jakości, wyższej jakości
stale łożyskowe, stale sprężynowe
stale narzędziowe i stale szczególnego przeznaczenia
28. Dane są następujące gatunki stali:St4, St4X, St7.Jakiego typu jest to stal. własności mechaniczne poszczególnych gatunków, który z nich najlepiej nadaje się do głebokiego tłoczenia(np. karoserii samochodowych lub elementów osłon urządzeń)
-Są to stale węglowe konstrukcyjne, cyfry symbolizują wytrzymałość i wydłużenie stali z zakresu od 300-870 MPa (większym cyfrom odpowiada większa wytrzymałość i mniejsze wydłużenie) Litera X oznacza – stal nieuspokojoną(nieotlenioną)
Stal która najlepiej nadaje się do głębokiego tłoczenia elementów karoserii samochodowych lub osłon urządzeń jest to St4
St4=St4X - –stal węglowa konstrukcyjna,Rm=400-580Mpa, Re=215-275Mpa, A5=15-22%
St7–stal węglowa konstrukcyjna, Rm=650-870Mpa, Re=325-365Mpa, A5=8-11%
29. Dana jest stal 09, 40 i N9.Jakie są struktury tych stali i własności mechaniczne. Jaki rodzaj obróbki cieplnej można zastosować aby polepszyć te własności.
09(A) – stal konstrukcyjna(do nawęglania) 0,07-0,13%C, 0,3-0,6%Mn, 0,15-0,4%Si, £0,035%P, £0,035%S, Rm=450-800Mpa, Re³270Mpa, A5³14%
40 – stal węglowa konstrukcyjna do normalizowania, ulepszania cieplnego lub hartowania powierzchniowego, 0,37-0,44%C, 0,5-0,8%Mn, 0,1-0,4%Si, £0,04%P, £0,04%S, Rm=570Mpa, Re³335Mpa, A5³19%
N9 – stal węglowa narzędziowa głęboko hartująca, 0,65-0,74%C, 0,15-0,35%Mn, 0,15-0,35%Si, £0,03%P, £0,03%S, £0,25%Cu i Ni, twarda, odporna na ścieranie, mała hartowność i obniżenie twardości po podgrzaniu powyżej 200
30. W jakim celu stosowane są składniki stopowe
Składniki stopowe stosowane są w celu zmiany struktury stali, warunków obróbki cieplnej oraz zmieniają własności mechaniczne w temperaturze pokojowej i podwyższonej. Prawie wszystkie składniki(pierwiastki) stopowe powodują przesunięcie punktów krytycznych układu równowagi fazowej Fe-C (Fe-Fe3C)
31. Charakterystyczne, ze względu na ich własności, dodatki stopowe to Ni, Cr, Mn, W, Si. Podaj typowe rodzaje i zastosowania stali zaw. te składniki.
Stal 40H – stal konstrukcyjna stopowa do ulepszania cieplnego. Zawiera około 0,4% C i około 0,7%Mn stosowana jest na silinie obciążone wały, osie, korbowody , przekładnie zębate i inne części maszyn.
Stal 605GH stal konstr.stopowa sprężynowa. Zawiera 0,6%C 1%Mn 1.2%Si. Stosowana jest na silnie obciążone sprężyny
Stal SK 10V stal szybkotnąca zawiera okjoło 1,2 %C 4%Cr 10%W 3%V i 10%Co przeznaczona jest na wysoko dajne frezy noże tokarskie frezarskie.
Stal 0H18N9 stal chromowoniklowa odporna na korozję.Zawiera mniejwięcej 0,07%C 18%Cr 9%Ni. Stal odporna na korozję atmosferyczną wodną roztwory NH3 dodatkowo odporna na działanie kwasów nie organicznych i wody morskiej i stosowana w przemyśle spożi chem.
32. Jakie wymogi musi spełniać stal narzędziowa. Czym różnią się stale nisko i wysoko stopowe narzędziowe. Jakie są charakterystyczne cechy stali szybkotnącej.
Duża twardość po zahartowaniu, odporność na zużycie, ciągliwość, niewrażliwość na przegrzanie, mała odkształcalność przy hartowaniu.
Stale nisko i wysoko stopowe narzędziowe różnią się: stal niskostopowa nie jest odporna na korozję w atmosferze powietrza i wielu innych środowiskach
...
corrweta