1) Pojęcie „stale drobnoziarniste” charakteryzuje stałe, które: (dotyczy procesu rozrostu ziarna austenitu w wysokiej temperaturze):

• mają bardzo drobne ziarna uzyskane w wyniku modyfikowania procesu zarodkowania (dodane podkładki krystalizacji),

• drobnoziarnistość uzyskały poprzez szybkie chłodzenie (duże ΔT, a więc duża liczba zarodków (LZ) nowych ziaren),

• wykazują brak skłonności do rozrostu ziaren w wysokich temperaturach w wyniku obecności na granicach wydzieleń drobnych i trwałych faz.

2) Wpływ przechłodzenia (ΔT ) na ilość, budowę i własności perlitu (dotyczy wykresu CPTi- zakres dyfuzyjnej przemiany austenitu w perlit):

• większe ΔT to bardziej drobnopłytkowy perlit o wyższej ciągliwości, ale niższej wytrzymałości i twardości w stosunku do perlitu równowagi,

• większe ΔT to bardziej drobnopłytkowy perlit o wyższej wytrzymałości i twardości, a niższej ciągliwości w stosunku do perlitu równowagi,

• dla stali przedeutektoidalnej większe ΔT powoduje zwiększenie ilość quasiperlitu oraz zmniejszenie ilości ferrytu strukturalnie wolnego,

• dla stali przedeutektoidlanje większe ΔT powoduje zmniejszenie ilości quasiperlitu oraz zwiększenie ilości ferrytu strukturalnie wolnego.

3) Przemiana martenzytyczna stali definicja, uwarunkowania i cechu charakterystyczne przemiany:

• przemiana jest izotermiczna, a jej przebieg zależy od uzyskanego przechłodzenia ΔT i różnicy energii swobodnej ΔF

• przemiana wymaga ciągłego wzrostu przechłodzenia ΔT i ciągłego wzrostu różnicy energii swobodnej ΔF.

• Jest to bezdyfuzyjna przemiana alotropowa żelaza gamma w żelazo alfa w trakcie szybkiego chłodzenia,

• Jest to częściowo dyfuzyjna przemiana austenitu w iglastą (płytkową) mieszaninę faz zwaną martenzytem.

4)Wyjaśnienie własności martenzytu hartowania (średniowęglowego):

• jest twardy ponieważ charakteryzuje go wysoka gęstość dyslokacji powstałych w wyniku zgniotu fazowego

• jest twardy, ponieważ ma złożona, nowa (odmienną) sieć krystaliczną utrudniającą ruch dyslokacji.

• jest twardy, kruchy, ponieważ na granicach jego płytkowych (iglastych) ziaren wydzielone są kruche węgliki,

• oprócz wysokiej twardości charakteryzuje się również znaczną ciągliwością spowodowaną obecnością austenitu szczątkowego,

• jest twardy, ponieważ ruch dyslokacji utrudnia przesycenie węglem (dodatkowe atomy zniekształcają sieć).

5) Austenit nieprzemieniony (szczątkowy)- przyczyny występowania (dotyczy przemiany martenzytycznej stali niestopowej, średniowęglowej):

• ma niższą energię swobodną F niż powstający martenzyt (po przechłodzeniu poniżej temperatury Ms)

• pozostaje po przemianie, gdyż wynika to ze spełnienia warunków równowagi (pozwala osiągnąć minimalną energię układu),

• przyczyną jest większa objętość właściwa powstającego martenzytu co powoduje naprężenia w austenicie utrudniające jego przemianę,

• wraz ze wzrostem zawartości węgla obniża się temperatura Mf (martensite finish), aż poniżej temp. pokojowej.

6) Hartowanie stali zaeutektoidalnej- temperatura, struktura:

• prawidłowa struktura to drobnoziarnisty martenzyt+ austenit nieprzemieniony,

• znad temperatury A₁, aby uniknąć dużych ilości austenitu nieprzemienionego,

• znad temperatury A_cm, aby uniknąć siatki cementytu drugorzędowego,

• prawidłowa struktura to drobnoiglasty martenzyt bez austenitu nieprzemienionego i cementytu ………

­- drobnoiglasty martenzyt+ austenit nieprzemieniony+drobne wydzielenia węglików

7) Odpuszczanie niskie 150-250C- struktura, własności (dotyczy odpuszczania zahartowanej na martenzyt stali średniowęglowej):

• struktura: nie przesycony węglem ferryt płytkowy+ bardzo drobne ziarenka Fe₃C,

• struktura: lekko przesycony węglem ferryt płytkowy+ bardzo drobne ziarenka Fe₃C oraz austenit szczątkowy,

• struktura: lekko przesycony węglem ferryt płytkowy+ koherentne płytki węglika+ austenit szczątkowy,

• martenzyt odpuszczania- wysoka twardość, niska granica plastyczności R_0,2 i niska wytrzymałość R_m oraz niewielka ciągliwość,

• martenzyt odpuszczania- wysoka twardość, wysoka granica plastyczności R₀₂ i wysoka wytrzymałość R_m oraz niewielka ciągliwość.

8) Odpuszczanie wysokie 450-550C- struktura, własności (dotyczy odpuszczania zahartowanej na martenzyt stali średniowęglowej):

• struktura: nie przesycony węglem ferryt+ ziarenka skoagulowanego Fe₃C,

• struktura: poliedryczne ziarna zrekrystalizowanego ferrytu+ płytkowy Fe₃C

• ??struktura: lekko przesycony węglem ferryt płytkowy+ Fe₃C (płytki widoczne przy powiększeniu ok. 500x),

• sorbit odpuszczania- niska twardość oraz wysoka ciągliwość, wyższa niż po odpuszczaniu średnim granica plastyczności R_0,2 i wytrzymałość R_m,

• sorbit odpuszczania- niska twardość oraz wysoka ciągliwość, niższa niż po odpuszczaniu średnim granica plastyczności R_0,2 i wytrzymałość R_m.

9) Porównanie struktury i własnośći troostytu (T) i sorbity (S) (dotyczy odpuszczania zahartowanej na martenzyt stali średniowęglowej):

• T- drobniejszy niż S ferryt płytkowy+ wydzielenia płytkowe Fe₃C,

• T- identyczny jak w S ferryt, ale drobniejsze niż w S wydzielenia Fe₃C,

• T- wyższa niż w SD granica plastyczności R_0,2 oraz niższa ciągliwość (udarność K),

• T- niższa niż w S granica plastyczności R_0,2 oraz wyższa ciągliwość (np. K),

• S- wyższa niż w T wytrzymałość R_m oraz ciągliwość (np. udarność K).

???10) Wpływ dodatków stopowych na przemiany alotropowe żelaza:

• Ni i Mn otwierają pole austenitu (nawet do temp. pokojowej), a C i N przeciwdziałają temu zjawisku zawężając wysterowanie austenitu,

• ??Ni i Mn otwierają pole austenitu (nawet do temp. pokojowej), a C i N działają podobnie rozszerzając pole występowania austenitu,

• Cr zawęża pole występowania austenitu umożliwiając występowanie stali ferrytycznej od temperatury topnienia do temperatury pokojowej,

• Si podobnie jak Mn ma działanie austenitotwórcze, ale nie jest w tym celu wykorzystywane, gdyż powodowałby kruchość stali.

11) Wpływ dodatków stopowych na przemiany odpuszczania:

• dodatki stopowe ułatwiają (przyspieszają) przemiany odpuszczania, gdyż węgiel łatwiej się z nimi łączy tworząc trwalsze węgliki niż cementyt,

• dodatki stopowe wpływają istotnie na przemiany odpuszczania dopiero w wyższych temperaturach (powyżej ok. 450C),

• większe ilości dodatków stopowych ułatwiają rozpad austenitu nieprzemienionego,

• większe ilości dodatków stopowych utrudniają rozpad austenitu nieprzemienionego.

12) Wpływ dodatków stopowych na własności ferrytu:

• Si najsłabiej umacnia ferryt i dlatego jest rzadko stosowany w większych ilościach,

• Si najsilniej umacnia ferryt, a jego rzadkie stosowanie wynika z obniżania udarności,

• Ni uważany jest za najlepszy dodatek w ferrycie głownie z powodu podwyższania odporności na korozję,

• Ni uważany jest za najlepszy dodatek w ferrycie, gdyż zdecydowanie podwyższa jego ciągliwość.

13) Zjawisko twardości wtórnej przy odpuszczaniu stali stopowych:

• powodowane jest opóźnieniem przemian odpuszczania w obecności znacznych zawartości Si lub Cr,

• można ją uzyskać stosując znaczne zawartości W, Mo, V,

• uzyskujemy ją w wyniku ponownego zahartowania tylko warstwy powierzchniowej, a następnie niskiego odpuszczania,

• powstaje w wyniku niezależnego zarodkowania koherentnych z ferrytem węglików w temperaturach wysokiego odpuszczania.

14) Uzasadnienie zawartości węgla i dodatków w stalach konstrukcyjnych:

• 0,3-0,4%C, ponieważ musi być odpowiednio duża zawartość perlitu, który podwyższa wytrzymałość stali,

• 0,1-0,2%C, ponieważ stal musi być łatwo spawalna i musimy pogodzić z małą ilością perlitu,

• 0,5-0,6%C, ponieważ wymagamy wysokiej wytrzymałości (lekkość konstrukcji), którą daje dostatecznie duża ilość perlitu,

• możliwie duża ilość dodatków stopowych, gdyż podwyższają one hartowność i spawalność stali,

• możliwie mała ilość dodatków stopowych, gdyż pogarszają one spawalność stali.

15) Sposoby podwyższania wytrzymałości stali konstrukcyjnych:

• rozdrobnienie ziarna ferrytu i zwiększenie ilości oraz dyspresji perlitu poprzez przyśpieszone chłodzenie (na powietrzu),

• zwiększenie ilości węgla (powyżej 0,2%), czyli zwiększeniu ilości perlitu, który najtaniej podwyższa wytrzymałość,

• zastosowanie znacznych ilości tanich dodatków stopowych umacniających roztworowo ferryt (główny składnik struktury),

• umocnienie wydzielinowe ferrytu związkami mikrododatków,

• zwiększenie hartowności (węgiel powyżej o,2% oraz dodatki stopowe), aby zastosować hartowanie z odpuszczaniem wysokim.

16) Stale konstrukcyjne trudnordzewiejące (typu CORTEN A, np. S355J2W):

• wymagają dodatkowo pokrycia powierzchni warstwami ochronnymi (cynk, polimery) np. blacho dachówki- typowy przykład wykorzystania tych stali,

• zawierają niewielkie ilości Cu, Si, Cr oraz podwyższoną znacznie ilość fosforu,

• pojawienie się rdzy (produkty korozji) jest niemożliwe, gdyż warstwa pasywna tlenków chromu zabezpiecza powierzchnię,

• rdzewieją początkowo normalnie, ale po pewnym czasie (nawet kilka lat) korozja ...............

• ..............10,5%) w celu uzyskania pasywnej warstwy............

---