Nauka o materiałach

Czynniki wpływające na właściwości materiału:
· skład chemiczny
· struktura
· technologia wytwarzania
· stan powierzchni

Podział grup materiałów w danym okresie historycznym

Materiał - ciało stałe o właściwościach użytkowych dla człowieka:
· naturalne - występują w naturze (przyrodzie) i wymagają jedynie nadania kształtu (drzewo, skały)
· inżynierskie - nie występują w przyrodzie tylko trzeba je wytworzyć, które wymagają skomplikowany sposób złożonych procesów technologicznych z wykorzystaniem materiałów naturalnych

Właściwości:
- zespół charakterystycznych cech określający jego reakcje na bodźce zewnętrzne
· fizyczne - określają zachowanie materiałów w polu oddziaływań czynnika fizycznego
(np. temperatura, pole elektryczne czy magnetyczne)
- przewodnictwo cieplne
- przewodność elektryczna
- podatność magnetyczna
- właściwości mechaniczne ( wytrzymałość na zginanie, pękanie, itp.)
· chemiczne - określają zdolność lub jej brak do wchodzenia materiałów na reakcje z otoczeniem (np. odporność korozyjna)

Struktura - zbiór związków w zależności, które stanowią wewnętrzną budowę materiałów składających się z funkcjonalnie związanych ze sobą elementów. Nadaje elementom charakter całości i przyporządkowuje jej wspólnym prawą z których wynika że własności materiału są inne niż własności jego elementów składowych, a zmiany ich własności prowadzą do zmiany własności materiału.

Materiały inżynierskie:

1. Metale
Stanowią obecnie najliczniejszą grupę materiałów konstrukcyjnych narzędziowych

Cechy:
- dobre przewodnictwo cieplne i elektryczne
- połysk
- plastyczność

Rodzaje:
o czyste metale
- lekkie
* łatwo topliwe - Li, Mg, Al, Ca, Na, K -> do 1000 ̊C
* trudno topliwe - Ti, Be -> powyżej 2000 ̊C
- ciężkie
* łatwo topliwe - Zn, Cd, Sn, Pb
* trudno topliwe - Fe, Ni, Co, Cu, Mn, Zr, V, Cr, Ag, Au
* bardzo trudne - W, Mo, Ta, Nb
o stopy
- żelaza
* stałe - żelazo + węgiel do 2,11% (obrobione plastycznie i cieplnie z innymi pierwiastkami)
* staliwa - nieobrobione ani plastycznie ani cieplnie
* żeliwa - żelazo + węgiel powyżej 2,11% (obrobione plastycznie i cieplnie z innymi pierwiastkami)
- metali nieżelaznych (stopy aluminium, miedzi, niklu, tytanu)

2. Ceramika (Keramos grec. - materiał wypalany)
To nieorganiczne związki metali z tlenem, azotem, węglem, borem i innymi pierwiastkami. Po zaformowaniu w temperaturze ok. 1400 ̊ C.

Rodzaje:
o Wielotonażowa - materiały budowlane, ceramika sanitarna
o Ogniotrwała - podstawowy skład to glina, krzemionka, skaleń -> glinokrzemian alkaliczny
o Specjalna - bardzo zróżnicowana grupa materiałów
- Ferryty - w zależności od kształtu pętli histerezy stosowane są elementy pamięci w komputerach, rdzeniach transformatorów o wysokiej częstotliwości czy w magnesach trwałych
- Sialon - tworzywo konstrukcyjne stosowane na łopatki turbin i elementów silników cieplnych
- Cermetale - złożone z drobnych cząstek krystalicznej ceramiki (np. węglików) rozłożonych w osłonie materiałów do WC, w osłonie CO, na narzędzia skrawające
o Szkła - są to nieorganiczne związki, których stan fizyczny jest stanem pośrednim pomiędzy stanem ciekłym a stałym. Są to materiały bezpostaciowe, w których występuje uporządkowanie bliskiego zasięgu.
Podstawowymi składnikami szkłotwórczymi są tlenki SiO3 , B2O3 i P2O. Modyfikatory dodawane to: Na2O, K2O, MgO, CaO

3. Tworzywa sztuczne

Stanowią grupę materiałów, których najistotniejszym składnikiem jest polimer, czyli organiczny związek wielkocząsteczkowy. Poza tym zawierają one składniki dodatkowe (środki pomocnicze) nadające im wymagane właściwości użytkowe i przetwórcze.
Charakterystyczną cechą budowy polimeru jest występowanie powtarzalnych elementów w postaci ugrupowań atomów, które są nazywane merami.

Proces wytwarzania:
Surowce -> Monomery -> Polimery -> Tworzywa sztuczne -> Wyroby z tworzyw sztucznych

Dzielimy na
· Elastomery - charakteryzuje się bardzo dobrą pamięcią kształtów
· Plastometry - charakteryzują się pod większą siłą aż do mechanicznego zniszczenia
- termoplasty - podgrzewane miękną, można powtarzać ten proces bez utraty własności
- duoplastry - można podgrzać tylko raz
* termoutwardzalne
* chemoutwardzalne

Ceramika + Polimery + metale = kompozyty (materiał złożony z co najmniej 2 różnych materiałów)

formy zbrojenia:
- włóknami - cząstkami - umacnianie dyspresyjne

Kompozyt cechuje się następującymi właściwościami:
- kompozycja materiałów została stworzona sztucznie
- kompozyty charakteryzują kompozycje swoimi udziałami objętościowymi
- kompozyt charakteryzują się lepszymi właściwościami niż każdy kompozyt z osobna.


W materiałach można wyodrębnić poziomy struktury:
· atom i cząsteczka
· komórka elementarna
· kryształ i łańcuchy
· mikrostrukturę i makrostrukturę

Wszystkie materiały występujące w przyrodzie zostały utworzone przez połączenie atomów:

Stan energetyczny - LICZBY KWANTOWE

Główna liczba kwantowa: n = 1,2,3,4,5,6,7,8,9 - określa średnią energie orbity (K,L,M,N,O,P,Q)
Poboczna liczba kwantowa: l = 0,2,...,n-1 - określa kształt orbity - moment pędu
Magnetyczna liczba kwantowa: m = -l,-l+1,...,-1,0,1,...,l+1 - orientacja orbity względem zewnętrznego pola
Spinowa liczba kwantowa: s = +/- 1/2 (j=l+s) - własny moment pędu

Powłoki elektronowe
· zbiór orbitali atomowych o tej samej głównej liczbie kowalencyjnej
· maksymalna liczba elektronów na powłoce 2n2 ( n - numer powłoki)
· minimalna liczba elektronów na powłoce 4l+2

Zakaz Pauliego
W jednym atomie nie może być dwóch elektronów o identycznej kombinacji głównych liczb kowalencyjnych

Pomiędzy atomami tworzącymi kryształ można wyróżnić 4 podstawowe rodzaje wiązania:

1. Jonowe

Występuje pomiędzy atomami różniącymi się wyraźnie liczbą elektronów na powłokach zewnętrznych. Elektrony przechodzą na orbity atomów bardziej elektroujemnych dążąc do konfiguracji orbitalnej

Kryształy jonowe:
- są złymi przewodnikami ciepła i elektryczności
- posiadają wysoką temperaturę topnienia i wysoką twardość

2. Kowalencyjne

Występuje pomiędzy atomami które mają przynajmniej jeden zapełniony w połowie poziom elektronowy. Po nałożeniu się zewnętrznych orbitali elektrony walencyjne stają się wspólne dla dwóch atomów.

Kryształy o wiązaniu kowalencyjnym są:
- twarde, kruche i mają bardzo niską temperaturę topnienia.
- w niskich temperaturach nie przewodzą prądu,
- w wysokich temperaturach wykazują częściowe przewodnictwo elektryczne

3. Van der Waalsa (molekularne)

Występuje między atomami w których chwilowo na zewnętrznej podłodze jest nierównomierny rozkład elektronów.

Kryształy mają niską temperaturę topnienia; są plastyczne; nie przewodzą ciepła ani prądu elektrycznego

4. Metaliczne

Występuje pomiędzy atomami których elektrony walencyjne znajdują orbital s.
Występują w kryształach złożonych z co najmniej kilka atomów przy czym elektrony walencyjne należą do całego zbioru.

Budowa ciał stałych
Ze względu na sposób uporządkowania atomów w sieci wyróżniamy:
- materiały amorficzne (atomy są chaotycznie rozmieszczone - np.szkło)
- materiały krystaliczne (atomy są uporządkowane - np. metal)

Kryształy
To ciała stałe w których atomy lub cząsteczki ułożone są względem siebie w sposób regularny i zachowują przestrzenną symetrie.
W budowie kryształów można wyróżnić 3 podstawowe typy symetrii: symetrię względem punktu; względem prostej i względem płaszczyzny.
Elementami symetrii są: środek symetrii, osie symetrii i płaszczyzna symetrii.

Wyróżnia się 7 podstawowych układów krystalograficznych i 14 typów sieci przestrzennych zwanymi sieciami Bravais'a:
· regularny - prymitywny, przestrzennie centrowana i ściennie centrowana
· tetragonalny - prymitywny i przestrzennie centrowana
· jednoskośny - prymitywny i z centralną podstawą
· trójskośny - prymitywny
· trygonalny - prymitywny
· rombowy - prymitywny, przestrzennie centrowana, z centralną podstawą i ściennie centrowana
· heksagonalny - prymitywny

W kryształach można jednoznacznie opisać węzły, kierunki oraz płaszczyzny krystalograficzne podając ich współrzędne (x,y,z). Współrzędne kierunku krystalograficznego oznacza się symbolami [u,v,w]. Współrzędne płaszczyzny krystalograficzne wyznaczają trzy liczby nazywane wskaźnikami Millera o ogólnym symbolu (n,k,l)


REALNA STRUKTURA KRYSZTAŁÓW

DEFEKTY

Kryształy idealne mają budowę zgodną z prawami krystalografii w związku z tym nie zawierają one żadnych defektów czyli nieprawidłowości w układzie atomów.

Kryształy rzeczywiste zawierają różne defekty, które powodują pewne zniekształcenie sieci krystalicznej i są ośrodkami nagromadzenia energii

Wpływ defektów sieci na własności kryształów jest bardzo istotny - często znacznie większy niż wpływ typu sieci krystalicznej.

1. PUNKTOWE
· wakans - jest defektem powstałym w wyniku nie obsadzenia węzła sieci przez atom. zalicza się do defektów termodynamicznie trwałych. Wakanse powstają przede wszystkim wskutek drgań cieplnych sieci, które są tym większe, im wyższa jest temperatura
· atom międzywęzłowy - to defekt, który polega na tym, że w sieci zbudowanej z identycznych atomów lub o zbliżonych średnicach jeden z atomów osnowy znajduje się między węzłami sieci. W kryształach jonowych atom międzywęzłowy nazywany jest defektem Frenkla.
· Atomy domieszek - można podzielić na substytucyjne i międzywęzłowe. mają średnice atomowe zbliżone do atomów osnowy i dlatego mogą zastępować je w węzłach sieci.

2. LINIOWE
· Błąd ułożenia - to defekty liniowe struktury krystalicznej. powstaje w kryształach o sieci RSC w wyniku zakłócenia kolejności ułożenia warstw atomowych na płaszczyznach {1 1 1} opisanych sekwencją ABC ABC ABC. Obecność błędów ułożenia możemy zaobserwować podczas badań na transmisyjnym mikroskopie elektronowym.
Powstają wskutek: kondensacji wakansów, zaburzonego wzrostu kryształu, odkształcenia plastycznego
Mogą być: zewnętrzne i wewnętrzne
· dyslokacje - powstają podczas krystalizacji w wyniku wprowadzenia dodatkowej płaszczyzny atomowej lub wzajemnego przesunięcia płaszczyzn
powstawanie w krystalizacji :
- podczas krystalizacji
- w stanie stałym pod wpływem działania naprężeń
w końcowej fazie procesu krzepnięcia podczas zrastania się dendrytów i ziarn

rodzaje dysocjacji:
· krawędziowe - stanowi krawędź ekstrapłaszczyzny, tj. półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej.
W zależności od położenia dodatkowej półpłaszczyzny dyslokacje mogą być dodatnie (^) lub ujemne (T). Jako miarę tego zaburzenia przyjęto wektor Burgersa.
· śrubowe - defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej.
Dyslokacja krawędziowa przemieszcza się w kierunku działania naprężenia, natomiast linia dyslokacji śrubowej przemieszcza się w głąb kryształu, prostopadle do kierunku działania naprężenia stycznego. Dyslokacje śrubowe mogą być prawo- lub lewoskrętne.

· mieszane - dyslokacja o dowolnej orientacji wektora Burgersa względem linii dyslokacji (nierównoległy i nie-prostopadły)
Można traktować to jako ułożenie na siebie dyslokacji krawędziowej i śrubowej.

E=αGb

Gęstość dyslokacji - stosunek długości linii dyslokacji L do objętości kryształu V p[mr2]

Rozróżnia się dwa podstawowe mechanizmy ruchu dyslokacji w krysztale:
- poślizg (ruch zachowawczy) dominuje w niskich temperaturach
Poślizg dyslokacji odbywa się po płaszczyznach poślizgu charakteryzujących się dużą gęstością atomów, w kierunku poślizgu, odpowiadającym najgęstszemu ułożeniu atomów w tej płaszczyźnie.
w śrubowej polega na przemieszczaniu się linii dyslokacji śrubowej w głąb kryształu prostopadle do działania napędu stycznego.

- wspinanie (ruch niezachowawczy, tylko krawędziowych) charakterystyczny dla wysokich temperatur.
Wspinanie dyslokacji może zachodzić przez dyfuzję do dyslokacji wakansów (wspinanie dodatnie) lub odrywanie się od dyslokacji atomów (wspinanie ujemne). Obydwa procesy związane są z dyfuzyjnym transportem masy, a więc są aktywowane cieplnie.

3. POWIERZCHNIOWE

· Monokryształy - charakteryzują się prawidłowym rozmieszczeniem przestrzennym atomów z zachowaniem jednakowej orientacji wszystkich elementarnych komórek sieciowych w całej objętości kryształu. Są to ciała anizotropowe. Metale rzadko wykazują strukturę monokryształów.
· polikryształami - składającymi się z ziaren, z których każde ma w przybliżeniu prawidłową strukturę krystaliczną. Przypadkowa orientacja krystaliczna poszczególnych ziaren powoduje, że polikryształy są ciałami quasi-izotropowymi. Wielkość ziaren w metalach technicznych 1-100 μm. d=1/pierwiastek "m"

W obrębie ziarna można wyróżnić podziarna, ułożone względem siebie pod małymi kątami, od kilku minut do kilku stopni:
Granica ziarna – jest wąską strefą materiału, w której atomy ułożone są w sposób nieuporządkowany, kompensując niedopasowanie struktury sąsiednich ziarn.
W zależności od wielkości kata dezorientacji rozróżnia się granice (charakteryzują się stosunkowo dużą energią):
- wąskokątowe (Granice wąskokątowe powstają w miejscu zetknięcia się podziaren, charakteryzują się niewielkim kątem dezorientacji, mają budowę dyslokacyjną.)
- i szerokokątowe (Granice szerokokątowe charakteryzują się dużym kątem dezorientacji krystalicznej ziaren. Budowa tych granic jest bardzo złożona. W strefie granicy ułożenie ziaren jest zaburzone.)

Granice między ziarnami różnych faz nazywają się granicami międzyfazowymi. Dzieli się je na: koherentne, nie koherentne i półkoherentne

Stopy metali mogą mieć strukturę jedno lub wielofazową.

faza - jest to jednorodna część stopu, oddzielona od pozostałej jego części granicą międzyfazową. Poszczególne fazy stopu, zwykle dość znacznie różnią się między sobą właściwościami. Liczba, rodzaj i własności faz są uzależnione od składu chemicznego stopu.
układ - to zbiór faz znajdujących się w stanie równowagi termodynamicznej

Rodzaje faz:
· pierwiastki (związki chemiczne)
· roztwory stałe - Jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej, o właściwościach metalicznych. Metal, którego atomy występują w sieci w przewadze, jest rozpuszczalnikiem. Drugi składnik jest nazywany pierwiastkiem rozpuszczonym.
Ze względu na rozpuszczalnik:
· Roztwory podstawowe: rozpuszczalnikiem jest pierwiastek
· Roztwory wtórne: rozpuszczalnikiem jest faza międzymetaliczna
Ze względu na stężenie składnika rozpuszczalnego:
· Roztwory różnowęzłowe - atomy rozpuszczalnika i składnika rozpuszczonego w węzłach sieci
mogą być ciągłe (dowolne proporcje atomów rozpuszczalnika i pierwiastka rozpuszczonego) lub graniczne; zawsze ma miejsce ekspansja lub kontrakcja sieci
· Roztwory międzywęzłowe - atomy składnika rozpuszczonego między węzłami sieci rozpuszczalnika
· fazy międzymetaliczne - Połączenia metali lub metali z niemetalami, wykazujące właściwości metaliczne ze względu na częściowy lub całkowity udział wiązania metalicznego między atomami wchodzącymi w skład fazy.

O mieszaninie faz mówi się wtedy, gdy w stopie znajdują się co najmniej dwie fazy w stanie rozdrobnienia, oddzielone od siebie granicami międzyfazowymi.

Każda faza ma przy tym określone, właściwe sobie;
- skład chemiczny,
- strukturę krystaliczną ,
- własności.

Mieszaniny faz mają zwykle lepsze własności wytrzymałościowe i mniejszą plastyczność od poszczególnych faz.

równowaga fazowa - czynnikami wpływającymi na równowagę, czyli parametrami układu jest temperatura i ciśnienie. W układach w których nie występuje stan gazowy, niewielkie zmiany ciśnienia nie wpływają w sposób istotny na ich stan równowagi. Dopiero zastosowanie bardzo wysokich ciśnień wpływa na zmianę stanu takiego układu.
równowaga termodynamiczna - stopy metali wykazują trwałość budowy fazowej w stanie równowagi termodynamicznej. Równowaga termodynamiczna zostaje osiągnięta, gdy energia swobodna układu uzyska minimum lub gdy potencjały chemiczne składników we wszystkich fazach układu staną się sobie równe. Ustaje wówczas przepływ składników przez granice fazowe z jednej fazy do drugiej.


ferryt - międzywęzłowy roztwór stały graniczny węgla w żelazie α
austenit - międzywęzłowy roztwór stały graniczny węgla w żelazie δ
ledeburyt - mieszanka eutektyczna austenitu i cementytu
perlit - mieszanka eutektyczna ferrytu i cementytu

Krystalizacja
szczególny rodzaj krzepnięcia w którym ciecz metaliczna ulega przemianie w stan stały o budowie krystalicznej

Etapy procesu krystalizacji:
· Wzrost
· Zarodkowanie:
1. Homogeniczne (powstaje w cieczy)
2. Heterogeniczne (powstaje na czymś, np. ściany formy odlewniczej)

Mechanizm schodkowy - przyłączanie się atomów lub ich zespołów do ścian zarodka w miejscy utworzenia się schodka. Osadzenie się atomów jest możliwe pod warunkiem utworzenia dwuwymiarowego zarodka nowej warstwy.





Śrubowy wzrost kryształu - polega na ciągłym w narastaniu jednej warstwy wokół linii dyslokacji śrubowej.

Tarasowy wzrostu kryształu - uprzywilejowane miejsca przyłączenia się kolejnych atomów do kryształu stanowią: tarasy, utworzone na ścianach kryształu o orientacji nieznacznie różniące się od płaszczyzn krystalograficznych o gęstym ułożeniu atomów.

Obróbka plastyczna - proces w którym nadanie kształtu, wymiaru, stanu powierzchni oraz własności materiałów odbywa się na drodze plastycznego odkształcenia wywołanego działaniem sił zewnętrznych.
Obróbka plastyczna materiału polega na :
· walcowaniu
· kuciu
· prasowaniu
· ciągnięciu
· tłoczeniu

Celem jest uzyskanie gotowych wyrobów i półwyrobów hutniczych tj.: pręty; kształtowniki; druty; rury; blachy; odkuwki. W zależności od wymaganych własności wyrobów oraz rodzaju obrabianego materiału obróbka plastyczna może odbywać się na zimno lub na ciepło (Tr- temp. rekrystalizacji)
Odkształcenie plastyczne na zimno realizuje poprzez poślizg dyslokacji.

Granica plastyczności - naprężenie niezbędne do zapoczątkowania odkształcenia plastycznego we wszystkich ziarnach.
Górna granica plastyczności - wywołana odrywaniem dyslokacji od atmosfer atomów obcych
Dolna granica plastyczności - zwiększa się zmniejszeniem wielkości ziaren zgodnie z równaniem Halla-Petcha
Red= σ0+kd(-1/2)
d – średnica ziarna, k –stała, σ0-naprężenie tarcia sieci
Krzywa rozciągania materiałów

Wielkość odkształcenia plastycznego charakteryzuje geometryczna zmiana przekroju przedmiotu obrabianego plastycznie, określana stopniem gniotu Z: Z=[(S0 - S1): S0] . 100% gdzie: S0 i S1 – odpowiednio przekroje poprzeczne przedmiotu przed i po obróbce plastycznej.

Mechanizmy odkształcania plastycznego
1. poślizg - w 1 płaszczyźnie
2. bliźniakowanie - wielu płaszczyzn

umocnienie odkształceniowe - uzyskuje się podczas odkształcenia plastycznego w konsekwencji zwiększa gęstość dyslokacji
umocnienie granicami ziarn - następuje w wyniku zablokowania dyslokacji przez granice ziarn
umocnienie wydzielone - spowodowane jest zablokowanie ruchu dyslokacji przez drobne wydzielenia faz międzymetalicznych
materiał odkształcony plastycznie - charakteryzuje się większym zdefektowaniem struktury w porównaniu z stanem przed odkształceniem

stan odkształcony jest stanem metastabilnym materiału

Ponowne przejście w stan równowagowy wymaga aktywowanych cieplnie procesów odbudowy:
- zdrowienie - proces aktywowany cieplnie, zachodzący podczas wyżarzania poniżej temperatury rekrystalizacji w materiale uprzednio odkształconym na zimno
podczas zdrowienia występuje :
- dyfuzja i anihilacja defektów punktowych
- poślizg i wspinanie dyslokacji
- anihilacja dyslokacji różnoimienny

- rekrystalizacja - proces aktywowany cieplnie, zachodzącym podczas wyżarzania powyższej temperatury rekrystalizacji. polega na powstawaniu i migracji szerokokątnych granic ziarn


CHARAKTERYSTYKA METALI

Ruchy metali w Polsce
- rudy miedzi
- rudy cynkowo-ołowiowe
- rudy żelaza
- złoża wolframu i molibdenu

Klasyfikacja STALI

Według składu chemicznego:
- niestopowe – węglowe w których stężenie każdego z pierwiastków jest mniejszy od wartości granicznych
- stopowe – węglowe w których stężenie co najmniej jednego z pierwiastków jest równy lub większy od wartości granicznych
o niskostopowe ( w których stężenie jednego pierwiastka nie przekracza 2% a suma wszystkich pierwiastków nie przekracza 3,5%)
o średniostopowe ( w których stężenie jednego pierwiastka nie przekracza 8% a suma wszystkich pierwiastków nie przekracza 12%)
o wysokostopowe ( w których stężenie jednego pierwiastka nie przekracza 8% a suma wszystkich pierwiastków nie przekracza 55%)

Według stopnia odtlenienia
- stal nie uspokojona (ozn. X)
- stal pół uspokojona (ozn. Y)
- stal uspokojona

Według przeznaczenia
- stale o szczególnych własnościach
- stale konstrukcyjne (zawierające do 0,55 % C)
o stopowe – stosowane w budownictwie, budowie maszyn i urządzeń pracujących w zakresie temperatur 25ºC-300ºC, sprężyny, elementy łożysk tocznych. Rm=(780-1860)MPa
dodatki Cr, V, Mo , W - zwiększają twardość na ścieranie

o sprężynowe – zawierają Cr–V; Cr–Si. Do 300ºC
Najlepsze własności sprężynowe 50HF
o na łożyska toczne ŁH15; ŁH15GS (1,5%)
o oznaczenia:
G – mangan
N – nikiel
M – molibden
F – wakat
W – wolfram
J – aluminium
T – tytan
H – chrom
S – krzem
np. 20GMJ – tzn. posiada 0,2% węgla a G – mangan, M – molibden i J – aluminium poniżej 1%
38H2M3 – 0,38% węgla; 2% chromu; 3% molibdenu

stal 25 - stal węglowa poddawana obróbce
26A - podwyższona jakość
26AA - posiada określone wymagania
36rs - posiada regulowane stężenie siarki

- stale narzędziowe (powyżej 0,55 % C)
1. szybkotnące SW18 (18% wolgramu) posiadają 0,8%-1,2% węgla
2. do pracy na gorąco WL, WLC/ do 300ºC posiadają 0,4%-0,6% węgla
3. do pracy na zimno / do 100ºC 1%-2% węgla NC12
o niestopowe – zastosowane na proste narzędzia tnące tj.: nożyce, pilniki, piły, kosy – narzędzia pracujące udarowo np. młotki
N – stal narzędziowa głęboko hartującej
E – stal narzędziowa płytko hartujących np. N12E. (1,2% C)
M - mangan
L - moliten
V - wanat
Cr+V+Ni=P
Cr+Si+V+W=Z
o stopowe – narzędzia skrawające, narzędzia do obróbki plastycznej, narzędzia kuźnicze, nożyce do cięcia na gorąco, formy odlewnicze

Stale do pracy w podwyższonej temperaturze stosowane są w energetyce głównie na rury kotłowe, turbiny parowe, armatury kotłów parowych, zbiorniki ciśnieniowe i inne urządzenia energetyki konwencjonalnej i jądrowej oraz przemysłu chemicznego.
Do najważniejszych pierwiastków stopowych polepszające własności wytrzymałościowe w podwyższonej temperaturze są : Cr, V i Mo

Stale żaroodporne i żarowytrzymałe
żaroodporność - to odporność stopu na działanie czynników chemicznych, głównie powietrza oraz spalin i ich agresywnych składników w temperaturze powyżej 600ºC
żarowytrzymałość - to odporność stopu na odkształcenia, z czym się wiąże zdolność do wytwarzania obciążeń mechanicznych w temperaturze powyżej 600ºC
Dużą żarowytrzymałością charakteryzują się stale o strukturze austenitycznej o znacznej wielkości ziarn.
Vi, Mo wywierają niekorzystny wpływ na żaroodporność
9% Ni + 18%Cr - tworzenie trwałej struktury austenitycznej
Si do 3%; Al do 2,5%; Cr 5% do 650ºC ; Cr 30% do 1100ºC

Stopy do pracy w niskich temperaturach
Stosowane są w zakresie od poniżej 0ºC do temperatury wrzenia.
Głównym pierwiastkiem jest Ni który obniża próg kruchości

Stale odporne na korozję zawierają 13% Cr. Oczywiście odporność na korozję zwiększa się odpowiednio do ilości chromu.
OH13 - poniżej 0,1% węgla, 13% chromu
2H18 - 0,2% węgla i 18% chromu

Stale o szczególnych własnościach magnetycznych
W elektronice i elektrotechnice znajdują się własności magnetyczne.
W zależności od kształtu pętli histerezy materiału te dzielimy na:
o magnetycznie miękkie - stosowane są w postaci blach elektrotechnicznych prądnicowych, zawierają mniej niż 0,08% Ci a Si 0,4%-3,4%
o magnetycznie twarde - stosowane są do wyrobów magnesów twardych
stale stopowe zawierają W ok.6%, Cr do 10% i Co do ok. 16%



ŻELIWO
stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami o zawartości powyżej 2,11%C przeznaczony do wykonania odlewów
Żeliwo jest jednym z podstawowych materiałów konstrukcyjnych stosowanych często w budowie maszyn.
Żeliwa wysokiej jakości oznaczają się :
o dużą wytrzymałością
o odpornością na ścieranie
o dużą obrabialnością
o zdolność do tłumienia drgań

W zależności od postaci, w jakiej występuje węgiel, rozróżnia się żeliwa:
· szare, w których węgiel występuje w postaci grafitu, GJL
· białe, w których węgiel związany jest w cementycie, Fe3C GJMW
· połowiczne (proste, pstre), w których występuje zarówno cementyt jak i grafit. GJMB

Oznaczenie na podstawie symboli powinno obejmować najwyżej sześć pozycji, przy czym niektóre z nich mogą zostać w ogóle nie wykorzystane:
- pozycja 1: EN
- pozycja 2: Symbol dla żeliwa - GJ (G- oznacza materiał odlewany, J - oznacza żeliwo),
- pozycja 3: Symbol dla postaci grafitu (L-grafit płatkowy, S - kulkowy, M - żarzenia, V - wermikularny, N - struktura nie zawierająca grafitu, ledeburyt, Y - struktura specjalna),
- pozycja 4: Symbol dla mikrostruktury lub makrostruktury (A - austenit, F - ferryt, P - perlit, M - martenzyt, L - ledeburyt, Q - stan po hartowaniu, T - stan po hartowaniu i odpuszczaniu, B - przełom czarny, W przełom biały),
- pozycja 5: Symbol dla klasyfikacji według właściwości mechanicznych (np. EN-GJL-HB155, EN-GJN-HV350) lub składu chemicznego (EN-GJL-XNiMn13-7, EN-GJN-X300CrNiSi9-5-2),
- pozycja 6: Symbol dla wymagań dodatkowych (D - odlew surowy, H - odlew po obróbce cieplnej itd.)

Odlewanie metali jest technologią wykonywania przedmiotów za pomocą wypełnienia form ciekłym metalem lub stopem

Proces odlewania składa się z następujących operacji:
- wykonanie modelu
- wykonanie elementów formy odlewniczej i jej montaż
- wykonanie rdzeni które odwzorowują kształty wewnętrzne przedmiotu
- zalewanie formy ciekłym metalem
- wyjęcie odlewu z formy, czyszczenie, obróbka wykończeniowa

Metody odlewania metali:
· ze względu na sposób odlewania:
- odlewanie ciągłe - polega na nieprzerwanym wlewaniu ciekłego metalu do formy odlewniczej przy równoczesnym stałym lub skokowym usuwaniu (wyciąganiu) z niej odlewu. Uzyskuje się w ten sposób odlew wielokrotnie przekraczającym pojemnością i długością formę (krystalizator).
- grawitacyjne - polega na zalaniu formy ciekłym metalem, który dostaje się do formy pod własnym ciężarem lub inaczej mówiąc pod działaniem siły grawitacji. Odlewy wykonane tą metodą nie są tak dokładne jak odlewy ciśnieniowe ale są znacznie tańsze.
- odśrodkowe - polega na zalewaniu formy wirującej, której oś pokrywa się z osią wirowania. Otrzymany w tym procesie odlew ma kształt bryły obrotowej z otworem wewnętrznym powstałym pod wpływem
działania siły odśrodkowej spowodowanej ruchem obrotowym formy.
- ciśnieniowe - odbywa się na specjalnych maszynach odlewniczych i polega na dostarczeniu ciekłego metalu do formy odlewniczej, pod ciśnieniem. Rozróżnia się maszyny do odlewania pod ciśnieniem z gorącą oraz zimną komorą. Maszyny te pracują pod ciśnieniem do 200 Mpa. Odlewy wykonane pod ciśnieniem odznaczają się gładką i czystą powierzchnią oraz tak dużą dokładnością wymiarów, że nawet niektóre otwory gwintowe nie wymagają dodatkowej obróbki. Odlewanie ciśnieniowe stosuje się głównie do stopów metali nieżelaznych.
- próżniowe - jest to odlewanie w formach, w których wytworzony jest odpowiedni stan podciśnienia.
· ze względu na rodzaj formy
- odlewanie w formach: metalowych, piaskowych, wirujących, skorupowych
- odlewanie kokilowe
- metodą trąconego wosku

Mam wszystko w fomacie doc. Kto potrzebuje pisać :) blesss....