1

MATERIAŁY I ICH ZACHOWANIE PRZY SPAWANIU
MATERIALS AND THEIR BEHAVIOUR DURING WELDING
Kozak Tomasz dr inż.
Kat./Zakł.: KTMMiS
Język: P

/W/C/L/P/S : /60 godz./-/12 godz. /-/-/

sem:

Studia: Studium Podyplomowe IWE III

Liczba godzin

2.2 Badania materiałów i złączy spawanych 4
Cel:
Zrozumienie zasadniczych aspektów badań materiałów ze szczególnym odniesieniem do badań próbek
ze złączy spawanych
Zakres:
Przegląd badań niszczących, Badanie spawanych złączy próbnych, Badania niszczące: próby
rozciągania i zginania, badania udarności (przełom ciągliwy, kruchy, temperatura przejścia), badania
twardości, próbki technologiczne, badania specjalne, badania wytrzymałości zmęczeniowej,
Ćwiczenia laboratoryjne 4 godz.
Oczekiwane rezultaty:

1. Omówienie przyczyn stosowania badań niszczących oraz wynikających z tego ograniczeń
2. Szczegółowe określenie każdej metody badań i mierzonych w nich wielkości
3. Określić kiedy i dlaczego specjalne badanie powinny być wymagane
4. Określić wymagane kompetencje do prowadzenia określonego zakresu badań

2.8. Stale niestopowe ogólnego przeznaczenia i węglowo-manganowe 2
Cel:
Znajomość metalurgicznych efektów występujących przy spawaniu stali C i C-Mn
Zakres:
zastosowanie wykresów CTPc(S), efekt hartowania, równoważnik węgla, spawalność, efekt spawania
wielościegowego, Struktura spoiny i SWC, czynniki wpływające na pękanie, zależność między C%-max
a twardością, zależność Ceq - a zdolnością do hartowania, określanie temperatury wstępnego
podgrzewania (wykresy), określanie optymalnej energii liniowej spawania, wpływ utwierdzenia,
normy,
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość podstaw i wykorzystania równoważnika węgla,
2. Znajomość zasad i wykorzystania wykresów CTPc(S),
3. Umiejętność określania struktury spoiny i SWC dla danego cyklu cieplnego i składu

chemicznego,

4. Znajomość wpływu spawania wielościegowego na strukturę i własności mechaniczne,
5. Znajomość czynników wpływających na pękanie zimne,
6. Znajomość doboru optymalnego ciepła nagrzewnia i podgrzewania wstępnego dla określonych

materiałów, warunki i możliwości zastosowania wymaganych przepisów u norm,

2.9. Stale drobnoziarniste 2
Cel:
Szczegółowe zrozumienie wpływu dodatków mikrostopowych na strukturę, własności mechaniczne i
spawalność stali drobnoziarnistych
Zakres:
koncepcja rozdrobnienia ziaren, (mikrododatki stopowe, tworzenie się i rozpuszczanie się
mikrododatków stopowych), wpływ na własności mechaniczne, gatunki stali normalizowanych, gatunki
stali ulepszanych cieplnie, koncepcja t 8/5 i spawalność, normy.
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość różnych metod otrzymywania drobnoziarnistych stali mikrostopowych,

2

2. Znajomość zależności pomiędzy rozdrobnieniem ziaren a własnościami mechanicznymi,
3. Podać przykłady zastosowania,
4. Podać zależność pomiędzy gatunkiem a spawalnością,
5. Podać możliwe do stosowania metody spawania i związane z nimi problemy,
6. Omówić wpływ obróbki cieplnej po spawaniu i spodziewane rezultaty w zależności od

temperatury

2.11. Zjawisko pęknięć w stalach 4
Cel:
Zrozumienie podstawowych mechanizmów pękania w złączach spawanych i czynników wpływających
na zakres pękania
Zakres:
Pęknięcia zimne: mechanizm pękania w spoinie i SWC, wpływ wodoru, mikrostruktury i naprężeń,
źródła i dyfuzja wodoru, sposoby kontroli zawartości wodoru w stopiwie, efekt podgrzewania
wstępnego, zastosowanie spoiw ze stali nierdzewnej, wpływ pierwiastków, metody badań, próby
pękania zimnego,
Pęknięcia gorące: mechanizm pękania w spoinie, czynniki wpływające na pękanie (wtrącenia i,
nagrzewanie, stosunek wysokości do szerokości spoiny), sterowanie pęknięciami gorącymi, badanie
skłonności do pękania.
Pęknięcia pod wpływem ponownego nagrzewania: mechanizm pękania w spoinie w SWC, gatunki stali
skłonne do pękania pod wpływem ponownego nagrzewania, czynniki wpływające na pękanie,
wtrącenia, cykl cieplny, naprężenia pęknięcia spowodowane obróbką cieplną i spawaniem

wielowarstwowym, sterowanie pęknięciami wyżarzeniowymi, badanie skłonności do pękania
wyżarzeniowego
Pęknięcia lamelarne: mechanizm pękania, własności mechaniczne prostopadłe do powierzchni,
wtrącenia (rodzaje i zawartość), projektowanie złączy, naprężeń i zmęczenia, sterowanie pęknięciami
lamelarnymi poprzez dobór materiałów, kształt złącza, badanie skłonności do pękania lamealrnego
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość każdego z mechanizmów pękania,
2. Znajomość wpływu wartości chemicznych i fizycznych na każdy z rodzajów pęknięć,
3. Ocena skłonności do pęknięć w odniesieniu do ich głównych parametrów i zalecane sposoby

unikania pęknięć,

4. Ocena każdego z rodzajów pęknięć i przyczyny ich występowania w zależności od gatunku

materiału,

5. Umiejętność doboru metody badań pozwalającej na rozwiązanie problemu występowania

pęknięć,

6. Określenie możliwości obniżenia lub uniknięcia wystąpienia pęknięć lamelarnych w

konstrukcjach spawanych,

7. Określenie wpływu wtrąceń, kształtu złącza, naprężeń i zmęczenia na sterowanie pęknięciami w

złączach spawanych

2.12. Zastosowanie stali konstrukcyjnych o wysokiej wytrzymałości 2
Cel:
Zrozumienie problemów spawania związanych z podstawowym zastosowaniem stali konstrukcyjnych i
wysokowytrzymałych w odniesieniu do fizycznych, chemicznych i mechanicznych własności
Zakres:
mosty, dźwigi, zbiorniki ciśnieniowe, przemysł motoryzacyjny, zastosowanie w niskich temperaturach.
Oczekiwane rezultaty:

1. Umiejętność szczegółowego doboru materiału w odniesieniu do jego zastosowania,
2. Ocena użyteczności i zastosowania stali konstrukcyjnych i wysokowytrzymałych,
3. Przykłady zastosowania w projektowaniu mostów, dźwigów, zbiorników ciśnieniowych i

elementów w przemyśle motoryzacyjnym.

3

2.13. Stale niskostopowe stosowane w bardzo niskich temperaturach

4

Cel:
Określenie rozwiązań przy zastosowaniu tych stali z uwzględnieniem zależności pomiędzy udarnością a
temperaturą, strukturą metalurgiczną a spawalnością stali stali do pracy w niskich temperaturach
Zakres:
zachowanie gatunków stali kriogenicznych (włącznie ze stalami o zawartości 9% Ni), wpływ niklu na
własności w niskich temperaturach stali niskostopowych, stosowane metody spawania, spoiwa,
problemy spawalnicze i środki ostrożności, własności i zastosowanie różnych gatunków stali do pracy w
niskich temperaturach, kontrola jakości złączy spawanych, normy stali do pracy w niskich
temperaturach i materiałów dodatkowych.
Oczekiwane rezultaty:

1. Ustalenie badań udarności i parametrów wpływających na udarność,
2. Ocena zależności pomiędzy mikrostrukturą a udarnością,
3. Określenie wpływu niklu na strukturę krystalograficzną,
4. Określenie wpływu zawartości niklu na spawalność,
5. Ocena zastosowania zakresu zastosowania różnych rodzajów stali do pracy w niskich

temperaturach

2.14 Stale niskostopowe do pracy przy podwyższonych temperaturach 4
Cel:
Ocena głównych aspektów odporności na pełzanie. Zrozumienie szczegółów odporności stali na
pełzanie, ich struktury i dodatków stopowych
Zakres:
mechanizm odporności na pełzanie, badania odporności na pełzanie, badania skłonności do pełzania,
kruchość odpuszczania, przewidywanie żywotności, odporność na utlenianie, zachowanie się różnych
gatunków stali odpornych na pełzanie, stosowane metody spawania, spoiwa - wymagania składu
chemicznego pod wzgl. odporności na pełzanie, problemy spawalnicze i środki ostrożności, kontrola
jakości złączy spawanych, normy.
Oczekiwane rezultaty:

1. Określenie podstawowych aspektów i etapów zjawiska pełzania,
2. Ocena wpływu dodatków stopowych na strukturę stali Cr-Mo,
3. Ocena spawalności stali Cr-Mo, dobór metod spawania i rodzajów materiałów dodatkowych,
4. Określenie żywotności przy wykorzystaniu podstawowych metod

2.15. Wprowadzenie do korozji 6
Cel:
Zrozumienie podstaw różnych rodzajów korozji
Zakres:
podstawy elektrochemii, potencjał redox, różnice w otaczającym powietrzu, pasywacja, korozja ogólna,
zabezpieczenie anodowe i katodowe, rodzaje korozji (międzykrystaliczna, wewnątrz krystaliczna,
nożowa, pitting, szczelinowa i naprężeniowa), trawienie i pasywacja, badania korozyjne,
pokazy (2 z 6 godz.).
Oczekiwane rezultaty:

1. Określenie chemicznych i elektrochemicznych zjawisk występujących przy korozji,
2. Znajomość zasad mechanizmów powstawania różnych rodzajów korozji,
3. Znajomość metod ochrony przed korozją.

2.16. Stale wysokostopowe (nierdzewne) 8
Cel:
Szczegółowe poznanie podstaw różnych rodzajów stali nierdzewnych i ich spawalności, z
uwzględnieniem łączenia materiałów różnoimiennych i doborem materiałów dodatkowych
Zakres:
wpływ pierwiastków stopowych, układy Fe-Cr, Fe-Ni, Fe-Cr-Ni, tworzenie się austenitu i ferrytu,
wpływ azotu, równoważnik Cr- i Ni- , wykres Schaeffler'a i De Long’a. pomiar zawartości ferrytu,

4

przegląd stali wysokostopowych (austenityczne, ferrytyczne, ferrytyczno-martenzytyczne, stale duplex,
odporne na działania chemicznie, stale żarowytrzymałe i żaroodporne), stosowane metody spawania,
kruchość 475, rodzaje spoiw, gazy osłonowe i gazy formujące, spawanie stali nierdzewnych, szczegóły
projektowania, obróbka cieplna, obróbka cieplna po spawaniu, pasywacja, normy.
Oczekiwane rezultaty:

1. Określenie struktur różnych stali nierdzewnych, materiału rodzimego, SWC i spoiny,
2. Poznanie układu Fe-Cr,
3. Poznanie zasad zjawiska kruchości,
4. Poznanie zasad zjawiska korozji,
5. Poznanie układu Fe-Cr przy różnych zawartościach węgla,
6. Umiejętność dobrania materiałów dodatkowych dla każdego rodzaju stali nierdzewnej

wykorzystując różne wykresy,

7. Umiejętność dobrania wymaganej obróbki cieplnej po spawaniu.

2.17. Wprowadzenie do ścieralności 2
Cel:
Zrozumienie podstaw ścieralności i jej kontroli
Zakres:
różne rodzaje ścieralności (tarcie hydrodynamiczne, zużycie adhezyjne, zużycie abrazyjne, zużycie
zmęczeniowe, erozyjne, kawitacyjne, uderzeniowe, termiczne, dynamiczne i ciernokorozyjne),
nanoszenie powłok, badanie ścieralności.
Oczekiwane rezultaty:

1. Umiejętność określenia mechanizmów powstawania różnych rodzajów zużycia,
2. Rozróżnienie podstaw i wyników badań określających odporność na zużycie,
3. Określenie środków ostrożności i procedur przeznaczonych do uniknięcia nadmiernego zużycia

2.18. Warstwy zabezpieczające 4
Cel:
Zrozumienie podstaw warstw zabezpieczających, metod nakładania i stosowanych materiałów
Zakres:
Platerowanie: cele platerowania, metody platerowania, (rozpuszczanie), spawanie stali platerowanych,
projektowanie złączy i technologia spawania odpowiednia do złączy, normy.
Wykładziny: spawanie wykładzin, projektowanie złączy i technologii spawania.
Napawanie: warstwy odporne na korozję, warstwy odporne na ścieralność.
Nanoszenie powłok: stale z naniesioną powłoką, stale galwanizowane (zawartość Si),
Malowanie,
problemy ze spawaniem.
Oczekiwane rezultaty:

1. Określenie różnych technik do nakładania warstw zabezpieczających,
2. Projektowanie złączy spawanych z warstwami zabezpieczającymi, uzsadnienie zastosowanych

materiałów,

3. Ocena problemów występujących przy różnych warstwach zabezpieczających i metody ich

rozwiązywania

2.19. Stale żaroodporne i żarowytrzymałe 2
Cel:
Zrozumienie zależności pomiędzy mikrostrukturą a odpornością na pełzanie w odniesieniu do różnych
rodzajów stali żaroodpornych i żarowytrzymałych
Zakres:
odporność na pełzanie stali wysokostopowych, mechanizm żaroodporności, wpływ pierwiastków
stopowych, gatunki stali odpornych na pełzanie, gatunki stali żaroodpornych (austenitycznych,
ferrytycznych),
spawalność, materiały dodatkowe, zastosowanie i specjalne problemy przy spawaniu, normy.
Oczekiwane rezultaty:

5

1. Umiejętność rozróżnienia wpływu dodatków stopowych na odporność na pełzanie i

żarowytrzymałość,

1. Ocena przemian strukturalnych zachodzących w materiałach w wysokich temperaturach,
2. Określenie rodzajów odporności na pełzanie i żarowytrzymałości,
3. Ocena spawalności stali żarowytrzymałych i odpornych na pełzanie

2.20. Żeliwo i staliwo 2
Cel:
Interpretacja metalurgicznych różnic pomiędzy różnymi rodzajami żeliwa i staliwa, ich spawalność i
zakres zastosowania
Zakres:
wprowadzenie, przegląd staliw, przegląd żeliw, stosowane metody spawania i technologie, spawalność,
spoiwa, zastosowanie i specjalne problemy przy spawaniu, normy.
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość układu Fe-C ze szczególnym zwróceniem uwagi na zawartość węgla powyżej 2%,
2. Określenie różnych rodzajów żeliwa i staliwa, ich składu chemicznego i struktury

krystalograficznej,

3. Ocena spawalności, rodzaje stosowanych metod spawania i materiałów dodatkowych,

2.21. Miedź i stopy miedzi 4
Cel:
Zrozumienie metalurgii, zakresu zastosowania i spawalności miedzi i stopów miedzi
Zakres:
przegląd gatunków, odtlenienie i spawalność, fizyczne i mechaniczne własności, stosowane metody
spajania (spawanie, lutowanie miękkie, lutowanie twarde), gazy osłonowe i formujące, spoiwa,
zastosowanie i specjalne problemy, normy.
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość metalurgii miedzi i stopów miedzi,
2. Interpretacja spawalność miedzi i stopów miedzi w przypadku złączy różnoimiennych,
3. Uzasadnienie stosowanych metod spawania i materiałów dodatkowych,
4. Określenie zakresu zastosowania miedzi i stopów miedzi

2.22. Nikiel i stopy niklu 4
Cel:
Zrozumienie metalurgii, zakresu zastosowania i spawalności niklu i stopów niklu
Zakres:
przegląd gatunków, stosowane metody spajania (spawanie, lutowanie miękkie, lutowanie twarde) i
spoiwa, gazy osłonowe i formujące, specjalne problemy spawalnicze (pękanie gorące) i zapobieganie,
kontrola jakości złączy spawanych,
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość metalurgii niklu i stopów niklu,
2. Interpretacja spawalność niklu i stopów niklu,
3. Uzasadnienie stosowanych metod spawania i materiałów dodatkowych,
4. Określenie zakresu zastosowania niklu i stopów niklu

2.23. Aluminium i jego stopy 6
Cel:
Zrozumienie metalurgii, zakresu zastosowania i spawalności aluminium i stopów
aluminium
Zakres:
przegląd gatunków aluminium i jego stopów (czyste, nie obrabiane cieplnie, obrabiane cieplnie),
spawalność, przygotowanie brzegów do spawania, stosowane metody spawalnia, spoiwa (dobór,
magazynowanie i przechowywanie), gazy osłonowe i gazy formujące, problemy spawalnicze

6

(porowatość i pęknięcia gorące) i ich unikanie, projektowanie elementów spawanych, zastosowanie i
problemy specjalne (konstrukcje lekkie, zastosowanie w kriogenice).
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość metalurgii aluminium i stopów aluminium,
2. Interpretacja spawalności aluminium i stopów aluminium w przypadku złączy

różnoimiennych,

3. Uzasadnienie stosowanych metod spawania i materiałów dodatkowych,
4. Określenie zakresu zastosowania aluminium i stopów aluminium

2.24. Inne metale i stopy 2
Cel:
Poznanie metalurgii, zakresu zastosowania i spawalności metali specjalnych
Zakres:
tytan, magnez, tantal, cyrkon, problemy specjalne
Oczekiwane rezultaty:

1. 1 Znajomość metalurgii metali specjalnych,
2. Interpretacja spawalności metali specjalnych,
3. Określenie stosowanych metod spawania i zakresu zastosowania metali specjalnych

2.25. Spajanie różnorodnych materiałów 4
Cel:
Zrozumienie zasad łączenia materiałów różnorodnych i związanych z tym problemów
Zakres:
podstawy, zastosowanie wykresu Schaeffler'a/ De Longa dla materiałów różnorodnych, wybór metody,
wpływ rozpuszczania, materiały dodatkowe, problemy ze spawaniem i pomiarami, typowe
zastosowanie:

- połączenia stali nierdzewnych i ze stalami niskostopowymi,
- połączenia stopów CuNi ze stalami nierdzewnymi/ niskostopowymi,
- połączenia stopów Ni ze stalami niskostopowymi,
- połączenia stali nierdzewnych ze stopami Cu,
- połączenia stali z Al./ stopami Al.,
- połączenia Cu z Al./ stopami Al.,
- połączenia Ni i Cu

Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość problemów spawalności złączy z materiałów różnorodnych,
2. Interpretacja wykresu Schaeffler'a/ De Longa,
3. Określenie metod spawania, które zmniejszają problemy metalurgiczne,
4. Interpretacja właściwego doboru materiałów dodatkowych.

2.26. Badania metalograficzne 6
Cel:
Szczegółowe zrozumienie struktury krystalograficznej i zastosowania badań metalograficznych
Zakres:
przygotowanie próbek, badania makro i mikroskopowe, mikro-chemiczna, analiza struktury
krystalograficznej
Oczekiwane rezultaty:

1. Znajomość szczegółów przygotowania próbek metalograficznych,
2. Znajomość metod badań mikro i makro,
3. Umiejętność interpretacji struktury mikro i niezgodności metalurgicznych

Razem 72 godz.