Struktura równowowagi stopu stali zawierającej 0,65% C
perlit + niewielkie ilości ferrytu w granicach ziaren byłego austenitu
Struktura równowagi stopu stali zawierającej 1,2% C
perlit + cementyt drugorzędowy w granicach ziaren byłego austenitu
Własności stopu stali zawierającej 0,4 % C
Wytrzymałośc wynosi 500MPa
Wpływ wyżarzania normalizującego na strukturę stali przeuklidalnej
Drobnopłytkowy perlit o mniejszej niż 0,77% zawartości C i większej objętości w stosunku równowagi
Przemiana martenzytyczna w stali - uwarunkowana
Przemiana wymaga ciągłego wzrostu przechłodzenia dT i ciągłego wzrostu różnicy energii dF
Wyjaśnienie własności martenzytu hartowania - średniowęglowego
Jest twardy, ponieważ charakteryzuje go wysoka gęstość dyslokacji powstałych w wyniku zgniotu fazowego
Austenit nieprzeminiony cząstkowy (martezytyczna w stali niestopowej)
Przyczyną jest większa objętość właściwa powstającego martenzytu co powoduje naprężenia w austenicie
Prawidłowa struktura po hartowaniu stali zaeutektoidalnej - 1,2 C
Drobnoiglasty martenzyt ( ok. 0,9%C) + owalne ziarenka FE3C + austenit nieprzeminiony ok. 0,9 %C
Struktura po odpuszczaniu wysokim 450-550 st C w średniowęglowej stali niestopowej
Ferryt płytkowo-listwowy (już nieprzesycony C) + owalne ziarenka FE3C widoczne przy powiększeniu >500x
Równanie własności po odpuszczaniu niskim Modp i średnim T stali przedeutektoidalnej
Modp-wyzsza niż w T wytrzymałość RM oraz granica plastyczności R0,2 moższa ciągliwość np. udarność K
Sposoby podwyższania wytrzymałości stali konstrukcyjnych (mosty, suwnice, budynki, pojazdy)
Rozdrobnienie ziaren ferrytu i zwiększenie ilości i dyspersji perlitu poprzez szybkie chłodzenie powietrze
Uzasadnienie zawartości węgla w stalach maszynowych (na części maszyn ogólnie pojęte)
0,3-0,4 % C musi być znaczna zawartość perlitu (podwyższona wytrzymałość) i ma nadal dobrą ciągliwość
Porównanie polimerów termoplastycznych i duroplastycznych
Termoplasty po podgrzaniu przechodzą w stan lepkiej cieczy więc mogą być wielokrotnie przetwarzane
Porównanie modułu Younga E stali, stopów AL. I włókien węglowych grafitowych
Modół E włókien węglowych jest wyższy niż stali i stopów aluminium
Polimorfizm alotropia materiału
Pierwiastek lub związek krystalizuje w różnych sieciach w zależności od temperatury i ciśnienia np. Fe
Wakans defekt punktowy w krysztale
Jest to nieobsadzony nie zajęty węzeł w krysztale
Energia dyslokacji
Jest to energia odkształcenia sprężystego sieci wokół linii dyslokacji w krysztale
Zjawisko spiętrzenie się dyslokacji przed przeszkodą
Spiętrzenie dyslokacji powoduje przyrost oporu przed dalszym odkształceniem kryształu
Energia granic wąskotorowych granic małego kąta - granice między ziarnami
Jest sumę energii dyslokacji tworzących taką granicę
Niekoherentna granica międzyfazowa - granica międzi ziarnami różnych faz
ułatwia uzyskanie wydzieleń fazy w postaci kulistej sferoidalnej, gdyż charakteryzuje się wysoką energią
Sieć krystaliczna roztworu stałego podstawowy w układzie dwuskładnikowym A-B
Zachowanie sieci krystalicznej, w której krystalizuje czysty składnik A lub B
Typowe fazy pośredniej AbB w stopach metali (układ dwuskładnikowy A-B)
Kruchość spowodowana blokowaniem dyslokacji przez uporządkowane rozmieszczenie atomów A i B
Własności stopu o składzie eutektycznym w układzie dwuskładnikowym A-B
Granice międzyfazowe w eutektyce utrudniają ruch dyslokacji - wysoka wytrzymałość i mała ciągliwość
Szybkość zarodkowania ( L-Z ) wpływ przechłodzenia
Z = f(dT) ma maksimum - LZ wraz ze wzrostem przechłodzenia dT najpierw rośnie a później maleje
Ferryt ( wykres równowagi Fe-Fe3C)
Roztwór stały, podstawowy, graniczny, międzywęzłowy węgla w żelazie alfa Fealfa
Perlit ( wykres równowagi Fe-Fe3C )
Płytkowa mieszanina ferrytu i cementytu
Własności perlitu ( wykres równowagi Fe-Fe3C)
Wytrzymałość RM wynosi około 800Mpa, natomiast wydłużenie A ok. 10 %
Struktura równowagi stopu stali zawierającej 0,4% C w tem pokojowej
Perlit + ferryt w ilościach zbliżonych po około 50 %
Własność stopu stali zawierającej 0,6 % C w tem pokojowej wykres równowagi Fe-Fe3C
Wytrzymałość RM wynosi około 700 Mpa
Wpływ przechłodzenia dT na strukturę stali przedeutektoidalnej
Większe dT to bardziej drobnopłytkowy perlilt i bardziej drobnoziarnisty ferryt, którego ilość maleje
Przemiana martenzytowa w stali definiuje
Jest to bezdyfuzyjna przemiana alotropowa żelaza gamma w żelazo alfa w trakcje szybkiego chłodzenia
Wyjaśnienie własności martenzytu hartowania średniowęglowego
Jest twardy ponieważ charakteryzuje go wysoka gęstość dyslokacji powstałych w wyniku zgniotu fazowego
Austenit nieprzeminiony szczątkowy
Zostaje gdyż wraz ze wzrostem %C obniża się temperatura Mg artensite finisz aż poniżej temperatury pokojowej
Prawidłowa temperatura austenityzowania przed hartowaniem stali zaeutetoidalnej niestopowej
Znad temperatury A1 aby uniknąć dużych ilośći austenitu nieprzeminionego
Porównanie własności troostytu odpuszczania T i sorbetu odpuszczania S odpuszczanie poniżej 650 st C
S-niższa niż w T granica plastyczności R0,2 oraz wyższa ciągliwość - np. udarność K
Porównanie struktury troostytu odpuszczania T i sorbetu odpuszczania S - odpuszczanie poniżej 650 st C
S - większe i bardziel odległe od siebie owalne ziarenka Fe3C oraz identyczny jak w T ferryt płytkowy
Sposoby podwyższania wytrzymałości stali konstrukcyjnych mosty, suwnice, budynki, pojazdy
Rozdrobnione ziarna ferrytu i zwiększenie ilości dyspersji perlitu poprzez szybkie chłodzenie powietrze
Uzasadnienie składu chemicznego stali maszynowych od hartowania powierzchniowego
0,35%-0,5% ponieważ rdzeń musi być ciągliwy - konieczny jest znaczny udział ferrytu
Makrocząsteczka polimeru o strukturze przestrzennej usieciowanej
Silne wiązania między łańcuchami sieciowanie wykluczają wielokrotne przetwórstwo recykling
Porównanie polimerów termoplastycznych i duroplastycznych
Termoplasty po podgrzaniu przechodzą w stan lepkiej cieczy więc mogą być wielokrotnie przetwarzane
Porównanie modułu Younga E włókien szklanych i węglowych grafitowych
Moduł E Younga włókien szklanych wynosi ok. 70-90 GPa a włókien węglowych 230-900 Gpa
Wakans:
jest to nieobsadzony wezel w krysztale
Zjawisko tekstury w materiale polikrystalicznym jest wynikiem:
Podobnej orientacji osi krystalograficznych (?) w ziarnach
Ruch dyslokacji w krysztale metalu;
tłumaczy możliwość plastycznego odkształcenia krysztalu metalu
Energia dyslokacji:
jest to energia odkształcenia sprężystego sieci wokół linii dyslokacji w krysztale
Koherentna granica miedzyfazowa granica miedzy ziarnami roznych faz
ułatwia uzyskanie wydzielen fazy w postaci plytek….
Rozmieszczenie atomow A i B w roztworze stalym podstawowym () jest:
rozmieszczenie atomow A i B w sieci rozpuszczalnika jest nieuporządkowane (przypadkowe)
Typowe własności fazy pośredniej AnBm w stopach metali ():
kruchość spowodowana blokowaniem dyslokacji przez uporządkowane rozmieszczenie atomow AiB
Wydzielanie się fazy drugorzędowej w układzie AB z ograniczona rozpuszczalnoscia:
krystalizuje gdy w układzie wystepuje malejaca z temperatura rozpuszczalność roztworu stałego
Szybkosc zarodkowania LZ - wpływ przechłodzenia
LZ - f(t) ma maksimum - LZ wraz wraz ze wzrostem dT najpierw rosnie a później maleje
Wlasnosci ferrytu (wykres równowagi Fe-Fe3C)
wytrzymalosc (Rm) wynosi ok. 300 MPa, natomiast wydluzenie ok. 40%
…entyt (wykres równowagi Fe-Fe3C)
faza posrednia (miedzymetaliczna) krystalizujaca w zlozonej sieci odmiennej od sieci Fe oraz wegla
Przemiana fazowa podczas chłodzenia miedzy temperatura A3 a A1 (wykr. Równowagi Fe-Fe3C)
przemiana alotropowa zelaza gamma w zelazo alfa
Wlasnosci perlitu (wykres równowagi Fe-Fe3C)
wytrzymalosc (Rm) wynosi ok. 800MPa, natomiast wydluzenie ok. 10%
Struktura równowagi stopu (stali) zawierającej 0,65%C (w temp. Pokojowej)
perlit+niewielkie ilosci ferrytu na granicach ziaren bylego austenitu
Warunki powstawania roztworu stałego podstawowego w układzie dwuskładnikowym A-B
-siły oddziaływania między atomami jednakowymi i różnymi są podobne (jednakowa energia wiązań)
Parametry i Kształt krzywej kinetyki krystalizacji (na przykładzie krzepnięcia)
-kształt różnie pochylonej litery S co zależy od LZ oraz szybkości wzrostu kryształu G
Wpływ przechłodzenia (T) na ilość, budowę i własności perlitu (CTPi, zakres przemian dyfuzyjnych)
-im większe delta to bardziej drobnopłytkowy perlit o wyższej wytrzymałości i twardości a niższej ciągliwości
-dla stali <0,77%C większe delta powoduje zwiększenie ilości quasi perlitu oraz zmniejszenie ilości ferrytu
Wpływ zawartości węgla i krzemu na grafityzację i osnowę metaliczną żeliw z grafitem
-krzem sprzyja grafityzacji zwiększając ilość grafitu (niższa twardość, lepsza skrawalność)
-im więcej krzemu i węgla w żeliwie tym więcej ferrytu w osnowie metalicznej (niższa wytrzymałość)
Własności stopów odlewniczych Al-Si (aluminiów)
-wytrzymałość rośnie wraz ze wzrostem ilości eutektyki a ciągliwość odwrotnie (maleje)
-wydzielenia strukturalne wolnego roztworu Al(Si) na tle eutektyki podwyższają ciągliwość stopu
Węglik krzemu SiC charakteryzuje się
-siecią krystaliczną diamentu i przewagą wiązań kowalencyjnych między atomami
-bardzo dobrą przewodnością cieplną i niskim współczynnikiem tarcia
Zjawisko quasi-izotropii w polikryształach
-zewnętrzne własności polikryształu są uśrednionymi własnościami wielu anizotropowych ziaren
-wynika z przypadkowej orientacji osi krystalograficznych w poszczególnych ziarnach polikryształu
Zjawisko tekstury w materiale polikrystalicznym
-może być wynikiem obróbki plastycznej na zimno metalu np. walcowania blachy, przeciągania drutu
-polega na podobnej orientacji osi krystalograficznych w poszczególnych ziarnach polikryształu
Przemiana eutektyczna w układzie dwuskładnikowym A-B (warunki równowagi
-jest przemianą izotermiczną zachodząca w stałej ściśle określonej temperaturze
-eutektyka jest drobnokrystaliczną mieszaniną dwóch faz stałych
Porównanie kompozytów o osnowie termoplastów oraz duroplastów (wzmocnienie - włókna ciągłe)
-termoplastami trudniej nasączyć (zwilżyć) pasma włókien niż w przypadku duroplastów
-recykling duroplastów jest uciążliwy - brak możliwości powtórnego formowania
Ruch dyslokacji w krysztale metalu
-tłumaczy możliwość plastycznego odkształcania kryształu metalu
-jest spowodowany działaniem naprężenia stycznego na płaszczyźnie poślizgu
Roztwór stały podstawowy w układzie dwuskładnikowym A-B charakteryzuje
-zachowanie sieci krystalicznej rozpuszczalnika którym może być tylko składnik A lub B
-rozmieszczenie atomów A i B w sieci roztworu podstawowego jest nieuporządkowane (przypadkowe)
Równowagi stopu (stali) zawierającej 1,2% C (w temp_
-wysoka twardość i wytrzymałość (R, R) niska ciągliwość
Struktura równowagi stopu (stali) zawierającej 0,6%C (w temp pokojowej)
-perlit + niewielkie ilości ferrytu, wysoka twardość i wytrzymałość. Niska ciągliwość
Segregacja? Dendrytyczna jest wynikiem
-mniejszej zawartości zanieczyszczeń w gałęziach dendrytu a większej między tymi gałęziami
-większej ilości składnika trudniej topliwego w gałęziach dendrytu a mniejszej między tymi gałęziami
-krystalizacji odlewu w warunkach ujemnego gradientu temperatury w nie skrzepniętej jeszcze cieczy
Spiętrzenie dyslokacji przed przeszkodą
-spiętrzenie dyslokacji jednoimiennych powoduje przyrost oporu przed dalszym odkształceniem
-powoduje zjawisko umocnienia np. granicami ziaren lub granicami międzyfazowymi
Struktura równowagi stopu (stali) zawierającej 0,2%C w (w temperaturze pokojowej)
-ferryt + niewielkie ilości perlitu, niska twardość i wytrzymałość, wysoka ciągliwość (A,Z,K)
Typowe własności roztworu stałego podstawowego A(B) lub B(A) w stopach metali
-zachowane ogólnie własności rozpuszczalnika plus zwykłe niewielkie umocnienie roztworowe
-wzrost granicy plastyczności spowodowany utrudnieniem ruchu dyslokacji przez atomy rozpuszczone
Typowe własności fazy pośredniej AnBm w stopach metali (układ dwuskładnikowy A-B)
-nowy zespół własności (odmienny od własności czystych A oraz B)
-kruchość spowodowana blokowaniem dyslokacji przez uporządkowane rozmieszczenie atomów A i B
Układ dwuskładnikowy A-B o nieograniczonej rozpuszczalności w stanie stałym
-w strukturze wszystkich stopów układu w temperaturze pokojowej występuje tylko jedna faza stała
Wiązania metaliczne (pierwotne między atomami)
-powstaje, gdy atomy mają zbyt mało elektronów walencyjnych do utworzenia wiązań chemicznych
-umożliwiają łatwe odkształcenie plastyczne kryształu metalu pod działaniem niewielkich sił tnących
Warunki powstawania fazy pośredniej np. międzymetalicznej w układzie dwuskładnikowym A-B
-Siły oddziaływania między atomami jednakowymi są zdecydowanie mniejsze niż między różnymi
Własności stopu o składzie eutyktycznym w układzie dwuskładnikowym A-B
-wynikają z utrudnienia ruchu dyslokacji przez granice międzyfazowe w eutektycznej mieszaninie faz
-zwykle charakteryzuje się wysoką ciągliwością przy niewielkiej ale zadowalającej wytrzymałości
Własności żeliw z grafitem płatkowym i sferoidalnym
-żeliwo modyfikowane z grafitem płatkowym i osnową perlityczną <400 MPa
-żeliwo sferoidalne o osnowie ferrytycznej może wykazywać wydłużenie >20%
Wydzielanie się fazy drugorzędowej w układzie A-B z ograniczoną rozpuszczalnościa?
-przyczyną jest przesycenie przy chłodzeniu roztworu stałego
-krystalizuje ponieważ w układzie występuje zmienna z temperaturą rozpuszczalność A w B lub B w A
Wakans (defekt punktowy) w krysztale
-jest to nie obsadzony (nie zajęty) węzeł w krysztale
Austenit (wykres równowagi Fe-Fe3C)
-roztwór stały, podstawowy, graniczny, międzywęzłowy węgla w żelazie gamma
-charakteryzuje się szybkim i silnym umocnieniem pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno
Austenit nieprzemieniony (szczątkowy)
-przyczyną jest większa objętość właściwa powstającego martenzytu co powoduje naprężenia w austenicie
-wraz ze wzrostem % węgla obniża się temperatura Mf (Martensie finisz) aż poniżej temperatury pokojowej
Dyslokacja krawędziowa w krysztale
-jest to defekt liniowy w sieci krystalicznej
-jest to krawędź urwanej w krysztale płaszczyzny atomowej
Energia granic wąsko kontowych (granic małego kąta)-granice między ziarnami tej samej fazy
-zależy liniowo od wartości kąta dezorientacji (przy założeniu małego kąta)
-jest sumą energii dyslokacji tworzących granicę
Energia granic szerokokątowych (granic dużego kąta) - granice między ziarnami tej samej fazy
-jest prawie niezależna od wielkości kąta dezorientacji
-jest niewielka dla szeroko kątowych granic bliźniaczych
Energia Dyslokacji
-jest to energia odkształcenia sprężystego sieci wokół linii dyslokacji w krysztale
-liniowo zależy od stałej sprężystości materiału G
Ferryt (wykres równowagi )
-roztwór stały, podstawowy, graniczny, międzywęzłowy węgla w żelazie alfa
-jest zdolny do dużych odkształceń plastycznych choć atomy węgla utrudniają ruch dyslokacji
Fazę pośrednią np. międzykrystaliczną w układzie dwuskładnikowym A-B charakteryzuje
-sieć krystaliczna odmienna od sieci, w której krystalizują czyste składniki układu czyli A lub B
-rozmieszczenie atomów A i B w sieci fazy pośredniej jest uporządkowane (konkretne węzły dla A i B)
Gęstość dyslokacji w polikrysztale metalu - wpływ na własnośći
-znikoma gęstość dyslokacji (<<10^7 cm/cm): wysoka wytrzymałość kryształu metalu
-bardzo wysoka gęstość dyslokacji: wysoka wytrzymałość kryształu metalu
Grafit i jego wpływ na właściwości żeliw
-grafit ma tak niską wytrzymałość na rozciąganie, że traktujemy go jako nieciągłość osnowy metalicznej
-najlepsze własności wytrzymałościowe daje grafit sferoidalny a najgorsze płatkowy niemodyfikowany
Kruchość materiałów ceramicznych jest efektem
-dominacji wiązań chemicznych (głównie kowalencyjnych) uniemożliwiających ruch dyslokacji
-pękanie ceramiki rozpoczyna się w rozmieszczonych losowo wadach materiału
Koherentna granica międzyfazowa - granica między ziarnami różnych faz
-ułatwia uzyskanie wydzieleń fazy w postaci płytek
-charakteryzuje się bardzo małą energią
Makrocząsteczka polimeru o strukturze liniowej
-uporządkowane elementy sąsiednich łańcuchów mogą tworzyć struktury krystaliczne
-niezależne od budowy łańcucha polimer liniowy może być w stanie amorficznym lub krystalicznym
Najczęściej stosowane obecnie wzmocnienie w kompozytach MMC
-wzmocnienie cząstkami ceramicznymi
Odkształcenie plastyczne (trwałe) w metalach
-może być wynikiem przemieszczania się dyslokacji w krysztale
-może być wynikiem powstawania granic bliźniaczych (bliźniakowania)
Porównanie wybranych grup stopów Al. Do obróbki plastycznej (durali)
-durale cynkowe mają najwyższą wytrzymałość ale słabą odporność na korozję
-durale z magnezem mają wysoką odporność na korozję oraz niską gęstość
Perlit (wykres równowagi)
-eutektoidalna mieszanina płytek ferrytu i cementu - duża wytrzymałość i mała ciągliwość
-wysoka granica plastyczności jest wynikiem blokowania ruchu dyslokacji przez granice międzyfazowe
Porównanie modułu Younga (E) stali, stopów Al., włókien szklanych i węglowych
-moduł E włókien szklanych wynosi ok. 70-90 GPa a włókien węglowych 230-900 GPa
-moduł E włókien szklanych ok. 3 razy niższy niż stali i zbliżony do stopów aluminium
Przemiana martenzytyczna w stali - definicja uwarunkowania i cechy charakterystyczne przemiany
-przemiana wymaga ciągłego wzrostu przechłodzenia i ciągłego wzrostu różnicy energii swobodnej
-jest to bezdyfuzyjna przemiana alotropowa żelaza gamma w żelazo alfa w trakcie szybkiego chłodzenia