Zagadnienia do egzaminu z Materiałoznawstwa II. ZIP, studia niestacjonarne.

1. Fazy układu żelazo-cementyt. Definicje, komórki elementarne, zawartość węgla.

Ferryt - roztwór międzywęzłowy węgla w żelazie α (sieć regularna przestrzennie centrowana)

Komórka elementarna żelaza α (A2). Krzyżykami zaznaczono luki, w których mogą lokować się atomy C. Obok pokazano wielkość luki

Austenit - roztwór międzywęzłowy węgla w żelazie γ (sieć regularna ściennie centrowana).

Komórka elementarna żelaza γ (A1). Krzyżykami zaznaczono luki, w których mogą lokować się atomy C. Obok pokazano wielkość luki.

Cementyt - związek międzymetaliczny żelaza i węgla (węglik żelaza Fe₃C), wagowo zawiera 6,67 % C. Komórka elementarna cementytu jest złożoną komórką rombową.

2. Przemiany fazowe na wykresie żelazo-cementyt. Rodzaj, temperatura i zawartość węgla, równanie przemiany.

3. Mikrostruktury układu żelazo-cementyt w temperaturze otoczenia (w zależności od zawartości węgla).

<0,0218%C Ferryt i cementyt

0,0218-0,77%C Ferryt i perlit

0,77-2,11%C Perlit i cementyt

2,11-4,3%C Perlit i ledeburyt przemieniony i cementyt

>4,3%C Ledeburyt przemieniony i cementyt

4. Żeliwo białe. Definicja, mikrostruktura, właściwości, zastosowania.

Żeliwo białe- żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu

Mikrostruktura- perlit, ledeburyt przemieniony, cementyt, steadyt

Właściwości- duża twardość, kruchość, zła skrawalność

Zastosowanie- służy do wytwarzania żeliwa ciągliwego, walce hutnicze, bębny młynów

5. Podstawowe kształty grafitu w żeliwach. Sposoby otrzymywania poszczególnych kształtów grafitu.

Niemodyfikowane-- z ostro zakończonymi, wydłużonymi płatami grafitu

Modyfikowane-- ze stępionymi krótkimi płatami grafitu

Podwójnie modyfikowane, sferoidalne-- z grafitem kulkowym

Ciągliwe-- z kłaczkowymi wydzieleniami grafitu

6. Wpływ grafitu na właściwości żeliw (w zależności od kształtu).

7. Martenzyt. Definicja, komórka elementarna, budowa ziarnowa, właściwości.

Martenzyt - jest powstałym dzięki bezdyfuzyjnej przemianie austenitu przesyconym roztworem węgla w żelazie α o strukturze krystalicznej tetragonalnej

Właściwości-- jest strukturą stali o największej twardości, ale jest także bardzo kruchy

Komórka elementarna—RSC i RPC żelaza, w strukturze austenitu komórka tetragonalna, deformacja Baina

Budowa ziarnowa—listwowa, płytkowa

8. Przebieg hartowania stali. Zmiany struktury podczas kolejnych etapów hartowania.

9. Zakresy temperatur hartowania stali niestopowych podeutektoidalnych i zaeutektoidalnych. Wady wynikające z nieprawidłowych temperatur hartowania.

10. Bainit, rodzaje bainitu, budowa i właściwości.

Bainit— jest mieszaniną przesyconego ferrytu i węglików

Rodzaje bainitu— banit górny(powstaje w temp. 550-400*C, składa się z listew ferrytu ok. 0,5 um miedzy nimi znajduje się cementyt) i banit dolny(powstaje w temp. poniżej 400*C, wzrost cząstek węglików zachodzi we wnętrzu płytek ferrytu banitycznego

11. Co to jest hartowność stali? Co jest miarą hartowności? Sposoby wyznaczania hartowności.

Hartowność-- jest to zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej.

Miarą hartowności-- jest grubość warstwy zahartowanej do głębokości gdzie w mikrostrukturze istnieje 50% martenzytu i 50% struktur innych.

Hartowność stali określa się-- za pomocą średnic krytycznych, które wyznacza się metodami doświadczalnymi, doświadczalno - wykreślnymi lub obliczeniowymi.

12. Odpuszczanie stali, rodzaje odpuszczania. Zmiany struktury i właściwości stali podczas odpuszczania.

Odpuszczanie stali-- Celem odpuszczania jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz zmiana własności fizycznych zahartowanej stali, a przede wszystkim zmniejszenie twardości, a podniesienie udarności zahartowanej stali.

Odpuszczanie niskie— (w temp. Do 250'C) Struktura martenzytu odpuszczenia, maleją naprężenia własne, zabieg ten nazywa się często odprężaniem.

Odpuszczanie średnie— (w temp. 350-450'C) Struktura troostytu odpuszczenia, który charakteryzuje się wysoką granicą sprężystości i wytrzymałości przy dostatecznej plastyczności.

Odpuszczanie wysokie— (pomiędzy temp. 500'C i Acl) Struktura sorbitu odpuszczenia, Celem takiego odpuszczania jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości i sprężystości materiału z

jednoczesnym zachowaniem znacznej twardości i dostatecznej odporności na uderzenia.

13. Nawęglanie stali: ośrodki nawęglające, stale do nawęglania, obróbka cieplna po nawęglaniu, struktury przed i po nawęglaniu.

Nawęglanie- zabieg cieplny polegający na dyfuzyjnym nasyceniu węglem warstwy powierzchniowej obrabianego materiału.

Nawęglaniu poddaje się stale niskowęglowe-(do 0,25% zawartości węgla), by zmodyfikować własności warstwy wierzchniej materiału w dalszych fazach obróbki np. zwiększyć jej twardość, a co za tym idzie odporność na ścieranie,

Struktura warstwy nawęglonej--Struktura warstwy nawęglonej Najsilniej nawęglona warstwa zewnętrzna o strukturze odpowiadającej stali nadeutektoidalnej składa się z cementytu siatkowego na tle perlitu; pod nią występuje warstwa perlityczna, a następnie strefa perlityczno-ferrytyczna, przy czym im bliżej rdzenia, tym więcej jest ferrytu, a mniej perlitu;

14. Wpływ dodatków stopowych na hartowność stali i na kształt wykresów CTP.

Wpływ dodatków stopowych na hartowność— wszystkie oprócz kobaltu, przesuwają w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, a przez to zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu. Zmniejszają też położenie temperatur początku i końca przemiany martenzytycznej.

Kształt wykresów CTP-- pierwiastki stopowe oprócz kobaltu, przesuwając w prawo krzywą początku rozpadu austenitu, zmniejszają szybkość krytyczną przy hartowaniu, a tym samym zmniejszają hartowność stali.

15. Wpływ dodatków stopowych na proces odpuszczania stali. Zjawisko twardości wtórnej.

16. Stale do ulepszania cieplnego niestopowe i stopowe, dodatki stopowe, obróbka cieplna, właściwości.

17. Struktury stali odpornych na korozję, zawartości węgla, dodatki stopowe, właściwości.

Stale ferrytyczne-- Zawartość węgla ograniczona jest do 0,08 %. Duża podatność na odkształcenia plastyczne, dobra odporność na korozje ogólną i wżerową. Zawierają do 30 % Cr; 1,6 % Ni;

Stale martenzytyczne-- Zawartość węgla od 0,08 % do ponad 1 %. Duża twardość i odporność na ścieranie. Zawierają do 19 % Cr; 2,5-2,5 % Ni.

Stale austenityczne-- Stale zawierające ponad 0,03 % C są podatne na korozję międzykrystaliczną. Zawierają od 17-25% Cr; około 4% Ni i 0,2% N.

Stale ferrytyczno-austenityczne— zawartość węgla ponad 0,03%. Znacznie większa odporność na korozje naprężeniową i wżerową, dobra spawalność i obrabialność mechaniczna. Zawierają 22-26% Cr; 3,5-8% Ni.

Stale umacniane wydzieleniowo— ma duży wskaźnik wytrzymałościowy.

18. Korozja międzykrystaliczna w stalach austenitycznych i jej zapobieganie.

Korozja międzykrystaliczna— powoduje całkowity zanik spójności między ziarnami oraz gwałtowne zmniejszenie właściwości mechanicznych.

Zapobieganie-- Ponowne przesycenie stali po spawaniu. Dodanie do stali pierwiastków tworzących bardzo trwałe węgliki, które nie rozpuszczają się w austenicie w temp przesycenia. Zmniejszenie zawartości węgla do wartości granicznej rozpuszczalności węgla w temp. otoczenia. Przez udział w strukturze austenitu 10-20% objętości ferrytu.

19. Żaroodporność i żarowytrzymałość stali. Dodatki stopowe poprawiające te właściwości.

Żaroodporność to odporność stali na działanie gazów utleniających w wysokich temperaturach >550°C. 
Żarowytrzymałość to odporność na odkształcenia (czyli na pełzanie) w wysokich temperaturach >550°C. 

Cechy te uzyskuje się poprzez wysokie zawartości dodatków stopowych w stali: chromu 5% - 30%, niklu 4% - 30% oraz znaczne ilości molibdenu 0.5% do 1.0% a także wolframu do 2%. Stale te (żaroodporne i żarowytrzymałe) należą w większości do klasy stali nierdzewnych. Górna granica żaroodporności wynosi 800°C do 1150°C, w zależności od składu stali.

20. Temperatura przejścia plastyczno-kruchego w stalach. Wpływ struktury i dodatków stopowych na przejście plastyczno-kruche. Stale do pracy w obniżonych temperaturach.

21. Stale narzędziowe niestopowe, obróbka cieplna, właściwości.

Stal narzędziowa niestopowa - stal narzędziowa, która nie posiada większej ilości dodatków stopowych oprócz węgla, którego zawartość mieści się w granicach 0.5% - 1.3%. Innymi cechami odróżniającymi stale węglowe narzędziowe od stali konstrukcyjnej jest zmniejszona zawartość manganu i drobnoziarnistość. Stosowane na narzędzia pracujące w temperaturze ok. 200'C.

Obróbka cieplna tej grupy stali polega na hartowaniu i odpuszczaniu w takich temperaturach, aby otrzymać strukturę martenzytu odpuszczania. Hartuje się w temperaturze 760-800'C a odpuszcza w 180-300'C.

22. Stale narzędziowe stopowe. Podział wg zastosowań, zawartości węgla, dodatki stopowe, obróbka cieplna, właściwości.

Stale narzędziowe do pracy na zimno - dobra hartowność, odporność na ścieranie, ciągliwość. Zawieraja tyle samo węgla co stale narzędziowe niestopowe: 0,55-1,22%C. Dodatki: chrom, mangan, wolfram, molibden, wanad i krzem. Obróbka cieplna tej grupy stali polega na hartowaniu i odpuszczaniu w takich temperaturach, aby otrzymać strukturę martenzytu odpuszczania. Hartuje się w temperaturze 760-800'C a odpuszcza w 180-300'C w oleju.

Stale narzędziowe do pracy na gorąco - są narażone na bardzo wysokie temperatury podczas pracy, mają zachować swoje właściwości do temperatury 600'C. Zawierają takie dodatki jak: mangan, krzem, chrom, nikiel, molibden, wanad i wolfram. Zawartość węgla: 0,25-0,6%C. Podaje się obróbce cieplnej skąłdającej się z hartowania i odpuszczania.

Stale szybkotnące - używana do wytwarzania narzędzi do obróbki skrawaniem przy dużych prędkościach skrawania, wymaga się od nich zachowania kształtu i twardości do temperatury +600'C Dodatkami są: chrom, wolfram, molibden, krzem i kobalt. Zawartość węgla: 0,75-1,45%C. Podaje się je hartowaniu i odpuszczaniu (dwu- a nawet trzykrotnym).

23. Odlewnicze stopy miedzi, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości.

24. Stopy miedzi do obróbki plastycznej, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości, obróbka cieplna brązów aluminiowych i berylowych.

25. Odlewnicze stopy aluminium, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości. Modyfikacja siluminów.

Al-Si stop z krzemem - dobra odporność na ścieranie, dobre właściwości odlewnicze

Al-Cu stop z miedzią - skłonność do pękania, są obrabialne cieplnie

Al-Mg stop z magnezem - odporne na korozję, dobrze obrabialne, słabe właściwości odlewnicze

Al-Zn stop z cyną - mała wytrzymałość w wysokich temperaturach, odporne na korozję, dobra spawalność

Modyfikacja siluminów - Siluminy podeutektyczne i eutektyczne modyfikuje się fluorkiem sodu nie przekraczającym 0,1%, a siluminy nadeutektyczne fosforem. Celem modyfikacji jest poprawienie właściwości siluminów.

26. Stopy aluminium do obróbki plastycznej, rodzaje, dodatki stopowe, właściwości, obróbka cieplna durali.

- stopy obrabialne cieplnie

- stopy nie obrabialne cieplnie

Durale zawierające cynk są najbardziej wytrzymałymi stopami aluminium, wykazują jednak

mniejszą podatność na obróbkę plastyczną i nieco obniżoną odporność na korozję naprężeniową.

Obróbka cieplna - Wynika z tego, że podstawowym warunkiem tej obróbki cieplnej, zwanej utwardzaniem wydzieleniowym jest zmienna rozpuszczalność składników stopowych w aluminium, wzrastająca w

miarę wzrostu temperatury aż do temperatury eutektycznej lub eutektoidalnej

27. Metody doboru materiałów.

---