Materiałoznawstwo-II, STUDIA MBM na PWR, III semestr, Wytrzymałość 1 Śródka, Morzuch

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Jest to opracowanie prezentacji, oraz prawdopodobnie wszystkich tematów, jakie obejmuje kurs
Materiałoznawstwo II. Zostało ono opracowane przez Wojtka Pawlaka, w oparciu o notatki Krzysia
Banaszkiewicza, prezentacje prof. Dudzińskiego, Metalowe Materiały Inżynierskie prof. L. A.
Dobrzańskiego, Ćwiczenia Laboratoryjne z Materiałoznawstwa prof. Dudzińskiego i prof. Widanki
oraz Wstęp do Inżynierii Materiałowej Blicharskiego. W przypadku znalezienia błędów proszę o
kontakt mailowy: Wojciech.pawlak92(at)gmail.com. Jest to wersja I. Miłej lektury i upragnionych 3 :D,
ewentualnie 3,5 dla ambitnych.
Materiałoznawstwo II
1.
Żeliwa
Żeliwa to stopy żelaza z węglem zawierające 2-4% węgla. Dzielą się one na :

Żeliwa szare
– węgiel występuje w postaci grafitu w osnowie ferrytu/perlitu, dobre
właściwości plastyczne, mniejsza twardość, tłumi drgania, podczas odlewania szczelnie
wypełnia formę, niska temperatura topnienia, właściwości zależą bardzo od rodzaju grafitu,

Żeliwa białe
– węgiel jest związany w cementycie – duża odporność na ścieranie, ledeburyt,
twarde i kruche, hamulce tramwajowe, produkcja żeliw szarych,

żeliwa połowiczne/pstre
– węgiel występuje zarówno w postaci strukturalnie wolnego
cementytu wtórnego, jak i grafitu, ledeburyt przemieniony.
Duży wpływ na strukturę żeliwa ma krzem. Poniżej wykres Maurera.
I – żeliwo białe, żeliwo połowiczne, II – żeliwo szare perlityczne, żeliwo szare ferrytyczno-perlityczne,
III – żeliwo szare ferrytyczne.
Ponadto ogromny wpływ na właściwości żeliw ma postać grafitu. Grafit jest bardzo miękki, posiada
wytrzymałość bliską zeru. Najlepszą możliwą strukturą grafitu jest grafit sferoidalny, potem jest grafit
kłaczkowy i płatkowy – najgorzej wpływający na właściwości wytrzymałościowe. Na proces
grafityzacji pozytywnie wpływają dodatki pierwiastków takich, jak: Si(0,5-5% mniejsza
rozpuszczalność węgla w austenicie), Al, Ni, P, (fosfor tworzy steadyt – niskotopliwą eutektykę, która
sprzyja wypełnianiu formy, lecz powoduje kruchość), zaś przeciwdziała Mn (do 0,3% - sprzyja
grafityzacji, wiąże siarkę, pow. 1% zwiększa twardość i wytrzymałość) i S. Grafit w żeliwach polepsza
skrawalność, własności ślizgowe, sprzyja tłumieniu drgań. Grafit w żeliwie można osiągnąć poprzez
rozpad cementytu przy długim wyżarzaniu żeliwa białego w temp. ok. 1100°C, bądź poprzez
przemianę eutektoidalną austenitu. Specjalnym rodzajem żeliw, są
żeliwa sferoidalne
zawierają
grafit kulkowy, którego kształt nie powoduje naprężeń, ułatwia ich przenoszenie. Żeliwo takie ma
właściwości zbliżone do stali, lecz jak każde żeliwo ma lepszą odporność na korozję, by je stworzyć
trzeba pozbyć się siarki. Żeliwa sferoidalne i kłaczkowe są żeliwami podwójnie
modyfikowanymi/modyfikowanymi. Modyfikacja żeliw polega na dosypaniu modyfikatora, który ma
za zadanie odgazować kąpiel – pozbyć się tlenu i poprzez to wymusić zarodkowanie grafitu na wielu
cząsteczkach tlenu, dzięki czemu powstaną równomierne kłaczkowe wydzielenia grafitu w osnowie.
Podwójna modyfikacja polega na pozbyciu się dodatkowo S i P używając w tym celu Mg i Ce –
powstaje grafit sferoidalny. S zmniejsza kąt zwilżania. Mg wprowadza się od dołu, by nie reagował z
tlenem i wiązał siarkę i wypływał jako żużel.
Oznaczanie żeliw:
Żeliwa szare: EN-GJX-AAA, gdzie X: L – lamellar – płatkowy grafit,
AAA – wytrzymałość na rozciąganie w MPa
Żeliwa ciągliwe: EN-GJXX-AAA-BB, gdzie XX: MB – grafit żarzenia, czarny przełom, MW–żarzenia, biały
BB – wydłużenie względne w %
Żeliwa sferodialne: EN-GJX-AAA-BB, gdzie X: S – sferoidal, reszta to samo.
2.
Stopy żelaza, podstawowe informacje, klasyfikacje, zabiegi.
a)
Podstawowy podział stopów żelaza:
Stale
– są to stopy żelaza z zawartością węgla do 2,11%. Przeznaczone do obróbki plastycznej.
Staliwa
– stopy żelaza z węglem do 2,11% przeznaczone do odlewania. Charakteryzuje je
gruboziarnistość, struktura Widmannstattena, niejednorodność, skłonność do segregacji S, C, P.
Niższe właściwości mechaniczne od stali. Jako obróbkę cieplną stosuje się wyżarzanie.
Żeliwa
– stopy żelaza z zawartością węgla powyżej 2,11%.
Surówka
– produkt wielkiego pieca.
b)
Podział stali ze względu na zawartość tlenu:
Stal uspokojona
– stal z bardzo małą zawartością CO, odtleniona Mn, Si i Al, lub poprzez
zastosowanie próżni.
Stal półuspokojona
– odtleniona tylko z pomocą Mn i Al. Wydzielanie CO w końcowej fazie
krzepnięcia.
Stal nieuspokojona
– odtleniona tylko Mn, gwałtowne wydzielanie CO.
3.
Stale niestopowe.
a)
Struktury
:
Zawartość węgla
Struktura
Zastosowanie
0 – 0,008%
Ferrytyczna
Niskowęglowe do 0,25% C;
stale miękkie spawalne
0,008 – 0,02%
Na granicach α pojawia się Fe
3
C (III),
żelazo techniczne
Do 0,77%
Stale podeutektoidalne; Ferryt +
Perlit; ferrytyczno-
perlityczna/perlityczno-ferrytyczna
0,25-0,65% C stale
półtwarde;
0,77%
Struktura perlityczna; stal
eutektoidalna
Powyżej 0,65% C stale
twarde.
0,77 – 2,11% Stale nadeutektoidalne; perlit +
Fe
3
C(II)
Im wyższa zawartość węgla w stali, tym wyższa jest wytrzymałość na rozciąganie, twardość i granica
plastyczności, lecz zmniejsza się wydłużenie względne i udarność. Stale niestopowe, które można
spawać, muszą zawierać do 0,25% C.
Struktura Widmanstattena
– jej powstawaniu sprzyja silne przechłodzenie. Cechuje ją bardzo duże
ziarno. Składa się z wydzieleń iglastych ferrytu lub Fe
3
C (II) na tle perlitu.
Pasmowość
– ferryt i perlit ułożone na przemian. Skutek segregacji dendrytycznej spowodowanej
domieszkami zmieniającymi temperatury krzepnięcia oraz dyfuzją. Występuje w wyrobach
walcowanych.
Sferoidyt –
powstaje na skutek wyżarzania sferoidyzującego lub zmiękczającego. Polega na zmianie
cementytu płytkowego obecnego w perlicie, na cementyt sferoidalny. Stale o tej strukturze mają
mniejszą twardość, lepszą skrawalność oraz mniejszą skłonność do rozrostu ziarna.
b)
Domieszki
Mangan Pozostałość z wytapiania/procesu odtleniania i odsiarczania. Wiąże siarkę. Rozpuszcza
się w ferrycie i cementycie. Podwyższa zgrzewalność i wytrzymałość. Max. 1,65%
Krzem Pozostałość z procesu odtleniania. Zapobiega powstawaniu pęcherzyków. Roztwór stały
w ferrycie. Podwyższa wytrzymałość, granicę sprężystości. Pogarsza własności
plastyczne, udarność, przeciwdziała segregacji P i S. Max. 0,5%
 Siarka Występuje jako MnS lub FeS. Bardzo szkodliwa domieszka. Tworzy na granicach ziaren
otoczkę. Powoduje kruchość na gorąco, pogarsza spawalność. Max. 0,05%
Fosfor Roztwór stały w ferrycie. Szkodliwy. Podwyższa twardość i wytrzymałość. Powoduje
kruchość na zimno. Zwiększa skrawalność. Podatny na segregację. Max 0,05%
Azot Tworzy twarde i kruche azotki.
Tlen Obniża wytrzymałość i plastyczność. Powoduje kruchość na gorąco.
Wodór Rozpuszcza się w stali, powoduje jej kruchość tworząc mikropęknięcia przypominające
płatki śnieżne oraz pęcherze.
4.
Klasyfikacja stali.
a)
Ze względu na skład chemiczny:
Granice stężeń pierwiastków. Gdy przynajmniej jeden z nich ma wyższe stężenie, stale nazywane
są stopowymi.
b)
Klasy jakości:

Jakościowe
– wszystkie stale niezaliczone do stali specjalnych. Nie mają określonych
wymagań odnośnie wtrąceń niemetalicznych, brak określonych wymagań odnośnie
stanu obrobionego cieplnie, określone są tylko niektóre własności typu: ciągliwość,
wielkość ziarna, twardość.

Specjalne
– wysoki stopień czystości metalurgicznej, ciasne tolerancje dla składu
chemicznego, określony rodzaj obróbki cieplnej, określone wymagania większej grupy
własności.
c)
Pozostałe kryteria:

Zastosowanie:
o
Konstrukcyjne,
o
Maszynowe,
o
Narzędziowe,
o
Sprężynowe,
o
Automatowe,
o
O szczególnych właściwościach (np. odporność na korozję),
o
O specjalnym przeznaczeniu (na szyny kolejowe, do zbrojenia betonu).

Sposób wytwarzania:
o
Martenowska,
o
Elektryczna,
o
Konwertorowa,
o
Inne.

Sposób odtleniania:
o
Uspokojona,
o
Nieuspokojona,
o
Półuspokojona
.

Rodzaj produktów:
o
Taśmy, blachy,
o
Pręty, druty,
o
Odkuwki,
o
Rury,
o
Inne.
 
Stan kwalifikacyjny:
o
Surowy,
o
Zmiękczony,
o
Normalizowany,
o
Ulepszony cieplnie,
o
Utwardzony zgniotem na zimno,
o
Inne.
5.
Oznaczanie stali:
a)
Według zastosowania:
W staliwach dodaje
się literkę G z przodu.
b)
Według składu chemicznego:
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • mement.xlx.pl

    • Tematy