sciaga, Mechanika i budowa maszyn agh, MIBM, pnom2

Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ

1. Krystalizacja z fazy ciekłej - mechanizm i prawa krystalizacji.

Krystalizacja pierwotna to przejście z fazy ciekłej metalu w stan stały w warunkach odprowadzenia krzepnącej cieczy utajonego ciepła krystalizacji. W procesie tym zachodzą równocześnie 2 procesy: 1) powstawanie zarodków (zarodkowanie homo i heterogeniczne); 2) rozrost zarodków. Z procesem krzepnięcia wiążą się : tworzenie zarodków, kinetyka przemieszczania się granicy międzyfazowej, rozmieszczenie zanieczyszczeń, morfologia powierzchni granicy międzyfazowej kryształ-ciecz. Tworzenie się kryształów przy krzepnięciu powoduje obniżenie energii swobodnej. W miarę wzrostu zarodka początkowo en. swobodna wzrasta , osiągając wartość max. dla zarodka o krytycznym promieniu rk , po czym dalszy wzrost wielkości zarodka prowadzi do obniżenia en. swobodnej krzepnącego materiału. Trwałymi zarodkami będą te których r>=rk. Tylko z tych zarodków będą powstawać kryształy.

Wielkość i kształt ziarn powstających w czasie krystalizacji pierwotnej zależą od warunków krzepnięcia. na przebieg krystalizacji mają wpływ:

1) max temp. nagrzania ciekłego metalu przed odlewaniem i czas wygrzania w tej temp.; 2) temp. ciekłego metalu podczas odlewania ; 3)sposób odlewania; 4) szybkość chłodzenia; 5)jakość metalu; 6)napięcie powierzchniowe metalu w temp. krzepnięcia; 7)wstrząsy mechaniczne.

Prawa Tammana:

1.Ilośc zarodków krystalicznych tworzących się spontanicznie w czasie krzepnięcia .Wielkość ta mierzona ilością zarodków powstających w 1 cm3 cieczy w ciągu 1 min.

2.Szybkośc narastania kryształów tzw. szybkość krystalizacji, mierzona w mm/min.

Przy wolnym chłodzeniu , małym zarodkowaniu, dużej prędkości wzrostu powstaje struktura gruboziarnista, zaś przy szybkim chłodzeniu, dużym zarodkowaniu i małej prędkości wzrostu – struktura drobnoziarnista.

Krystalizacja we wlewkach:

I. przechłodzenie duże, struktura drobnoziarnista – kryształy zamrożone

II. przechł. średnie, kryształy słupkowe

III. przechł. małe, struktura gruboziarnista, kryształy równoosiowe.

2. Defekty struktury krystalicznej – rodzaje, ilość.

Defekty – zaburzenia w periodycznym ułożeniu atomów w sieci krystalicznej. Ze względu na geometrię defekty dzieli się na:

punktowe: wakancje-powstaja w wyniku nie obsadzenia węzła sieci przez atom; atomy międzywęzłowe – atom tego samego pierw. zajmuje miejsce między węzłami powodując rozsunięcie sąsiednich atomów; atomy domieszek międzywęzłowe-o wielkości mniejszej od atomów macierzystych, rozmieszczone w lukach ; atomy domieszek substytucyjne-znajdują się w węzłach sieci, średnica atomów jest zbliżona do śred. macierzystej atomów; defekty złożone- atom domieszki związany z wakancją.

liniowe: dyslokacje:

krawędziowe: jeżeli przesunięcie nastąpiło prostopadle do linii nacięcia. Linię dyslokacyjną stanowi krawędź półpłaszczyzny.

śrubowe: gdy przesunięcie nastąpiło równolegle do krawędzi nacięcia. Płaszczyzny atomowe prostopadłe do linii dyslokacji układają się tak, że tworzą powierzchnię śruby. Położenie każdego odcinka dyslokacji wyraża wektor t, styczny do linii dyslokacyjnej , zaś charakter odcinka określa wektor Burgersa b (dla danej dyslokacji posiada wartość stałą i charakteryzuje kierunek oraz wielkość przesunięcia atomów przy ruchu dyslokacji).

powierzchniowe: granice ziarn – strefy ,w których występuje niedopasowanie atomowe struktury krystalicznej sąsiednich ziarn; granice międzyfazowe– każde ziarno łączy się z otaczającymi ziarnami we wszystkich punktach powierzchni, tworząc wspólną granicę; błędy ułożenia – powstaje przez usunięcie(pojedynczy b.u.) lub wprowadzenie(podwójny b.u.) do jakiegoś obszaru kryształu części gęstej warstwy atomowej.

3. Mechanizmy odkształcenia plastycznego i umocnienia metali i stopów.

Odkształcenie plastyczne zachodzi w metalach i stopach na drodze poślizgu i bliźniakowania poprzez ruch dyslokacji. Miarą łatwości przemieszczenia się dyslokacji jest naprężenie krytyczne τkr. Jest to min naprężenie styczne do płaszczyzny i kierunku poślizgu zdolne wywołać ruch dyslokacji. Poślizg dyslokacji występuje w płaszczyznach krystal. gęsto wypełnionymi atomami i w kierunkach o najgęstszym ułożeniu atomów, ponieważ są tam najmniejsze opory sieci dal ruchu dyslokacji. Płaszczyzny atomowe {hkl}, w których najłatwiej uruchomić poślizg to płaszczyzny łatwego poślizgu, a kierunki <uvw> -kierunkami łatwego poślizgu Drugim mechanizmem jest bliźniakowanie mechaniczne, można określić jako nagły proces poślizgu zachodzący w niewielkim obszarze sieci, ograniczonym przez granice bliźniacze. Odkształceniu na drodze bliźniakowania sprzyja niska temp. i duża prędkość odkształcenia i niska wartość błędu en. ułożenia.

Różnice między odkształceniem przez poślizg i bliźniakowanie:

I. podczas poślizgu orientacja przemieszczających się części kryształu nie ulega zmianie, zaś po utworzeniu bliźniaka jest różna od orientacji osnowy.

2. przy poślizgu przemieszczenie zachodzi w jednej płaszczyźnie, a podczas bliźniakowania w szeregu kolejnych płaszczyzn równoległych do płaszczyzny bliźniaczej. Zagęszczenie dyslokacji , które powstaje przy odkształceniu plastycznym , powoduje zwiększenie oddziaływań między nimi i częstsze blokowanie się dyslokacji przemieszczających się przez kryształ co prowadzi do umocnienia odkształceniowego.

4. Zmiany w mikrostrukturze podczas nagrzewania materiału odkształconego – mechanizm rekrystalizacji.

W czasie rekrystalizacji dochodzi do odbudowy struktury przez tworzenie się nowych nie odkształconych ziarn. Zmiany struktury podczas nagrzewania materiału odkształconego zachodzą w etapach: zdrowienia, rekrystalizacji pierwotnej i rozrostu ziarn.

Zdrowienie zachodzi poniżej temp. rekrystalizacji i zapewnia przebieg dyfuzji. Następuje zmniejszenie gęstości dyslokacji na skutek łączenia dyslokacji o przeciwnych znakach. Przy nieco wyższych temp. następuje proces poligonizacji( podział ziarn na podziarna) co prowadzi do obniżenia en. wew. metalu.

Rekrystalizacja pierwotna- tworzą się nieodkształcone ziarna droga powstawania i rozrostu zarodków.

Zarodkowanie polega na tworzeniu się małych obszarów o niemal doskonałej strukturze krystal., zdolnych do ciągłego wzrostu kosztem odkształconej osnowy. Zarodki tworzą się na granicach ziarn, w miejscach przecięć bliźniaków i w pasmach ścinania. Rozrost zarodków przebiega samorzutnie. Następuje na drodze migracji granic dużego kąta. Szybkość migracji ziarn zależy od temp. i obecności domieszek obcych atomów w roztworze. Gdy nowe nieodkształcone ziarna zetkną się wzajemnie, rekryst. pierwotna kończy się. Proces rekryst. zachodzi powyżej temp. rekryst.

Rozrost ziarn zachodzi po zakończeniu rekryst. pierwotnej. Siłą pędną rozrostu ziarn jest dążenie do obniżenia en. swobodnej poprzez wzrost nowo utworzonych ziarn.

a)normalny rozrost ziarn – ciągły rozrost ziarn, tak że ziarna rozrastają się jednakowo w całej objętości materiału.

b)nieciągły r. z. zw. rekrystalizacją wtórną – szybki rozrost niektórych ziarn kosztem ziarn drobnych, których wielkość prawie nie ulega zmianie.

5. próba statycznego rozciągania metali i stopów - charakt. Re, Rm, A5, E.

Próba ta polega na powolnym jednoosiowym rozciąganiu próbki, aż do jej zerwania, przy stałej prędkości przyrostu długości. Sporządzone wykresy umożliwiają określenie wskaźników wytrzymałościowych i plastycznych. Kształt wykresu zależy od skł. chemicznego i stanu badanego stopu, także stan materiału.

a)materiał plastyczny nie wykazujący wyraźnej gr. plastyczności

b)mat. z wyraźną gr. plastyczności

c)materiał kruchy

Re- gr. plastyczności

Rs –gr. sprężystości

Rm-gr. wytrzymałości

Rz -wytrzymałość na zerwanie.

A-wydłużenie po zerwaniu=(lz-l0)/l0

6.Metody pomiaru udarności i twardości – ich miary.

Udarność – zdolność materiałów do odkształcenia plastycznego. Miarą udarności jest stosunek pracy, jaką trzeba użyć, aby złamać próbkę do pola powierzchni przekroju w miejscu karbu.

Twardość -miara oporu jaki wykazuje

materiał o miejscowej deformacji

plastycznej.

Metody statyczne(polegają na wciskaniu wgłębnika w badany materiał poza gr. sprężystości do spowodowania odkształceń trwałych):

Metoda Brinela – polega na wciskaniu wgłębnika tzn. kulką stalową, w badany materiał. Twardość Brinela jest to stosunek siły do pola czaszy odgniecionej przez kulkę.

Metoda Rockwela – metoda uniwersalna do pomiaru twardości metali zarówno twardych (ostrosłup diamentowy) jak i miękkich (kulka stalowa).Jeśli nie znamy twardości materiału, rozpoczynamy pomiar stożkiem, którego kąt wierzchołkowy wynosi 120º. Nadane obciążenie wynosi 150 kg przy trzech obrotach dużą wskazówką. Odczyt dokonujemy na skali C. Jeżeli twardość wynosi poniżej 20 na skali C, wówczas zamienia się stożek na kulkę stalową o średnicy 1/16 cala. Stosuje się obciążenie 100 kg, odczyt następuje na skali B. W przypadku korzystania ze stożka i kulki wyniki przeliczamy na skalę Brinela.

Metoda Vickersa – metoda do pomiaru materiałów twardych. Pomiar twardości określa się jako stosunek siły do powierzchni bocznej wciskanego ostrosłupa o podstawie kwadratu. Kąt wierzchołkowy ostrosłupa wynosi 136º.

Metody dynamiczne:

Metoda za pomocą młotka Charpy’ego polega na dynamicznym zginaniu próbki z karbem. W tej metodzie energia konieczna do złamania próbki jest określona z różnicy położenie początkowego i końcowego wahadła. Próbki są znormalizowane i posiadają karb w kształcie litery U lub V.

Metoda Shore’a polega na pomiarze wysokości odbicia odskoku bijaka, ciężarze 2,626 g, spadającego z wysokości 275 mm. Odczytu dokonuje się na podziałce.

Metoda za pomocą młotka Poldiego polega na porównaniu twardości materiału wzorcowego do materiału badanego.

7. Wielkości charakt. odporność na pękanie materiałów – na katastroficzne zniszczenie –krytyczny współczynnik intensywności naprężeń K1c, wiązkość Gc.

Odporność na pękanie K1c= σ√πa. Szybkie rozprzestrzenienie się pęknięcia nastąpi wtedy gdy K osiągnie wartość krytyczną K1c. – jej wartości są określane przez wprowadzenie do próbki pęknięcia o znanej długości a i jej obciążenie do momentu, gdy wystąpi rozprzestrzenienie pęknięcia. K1c dotyczy warunków płaskiego stanu odkształceń i występują gdy grubośc próbki jest duża.

Wiązkość – z tworzeniem się pęknięcia jest związane tworzenie się powierzchni swobodnej i to, że materiał odkształca się zwykle plastycznie wokół czoła pęknięcia Gc=π a σ2/E – suma en. powierzchniowych tworzących się podczas pękania powierzchni i en. odkształcenia plastycznego na jednostkę powierzchni.

współczynnik intensywności naprężeń Kn=δ√πakr - wartość opisująca spiętrzenie naprężenia w pobliżu wierzchołka pęknięcia

Krytyczny współczynnik intensywności naprężeń związany jest z krytyczna en. rozprzestrzeniania się pęknięcia Gc 1)dla płaskiego stanu naprężeń K1c=√E Gc 2) dla płaskiego stanu odkształcenia K1c=√[(E Gc/(1-γ2)], E - wskaźnik sprężystości wzorcowej, γ- współczynnik Poissona.

8. Wytrzymałość zmęczeniowa – krzywa Wohlera.

Zmęczeniem nazywane są zmiany zachodzące w metalu pod wpływem zmiennych naprężeń lub odkształceń, ujawniające się przez zmniejszenie wytrzymałości i trwałości, albo przez zniszczenie w wyniku pęknięcia. Naprężenia zmęczeniowe w zależności od wartości σm (średnie naprężenie cyklu) i σa (amplituda cyklu naprężeń). Po pewnej określonej liczbie cykli mogą spowodować złom zmęczeniowy. Dla każdego materiału określa się graniczną liczbę cykli NG zw. podstawa próby zmęczeniowej.

9. Pełzanie stali i stopów – mechanizm i charakt. pełzania.

Pełzanie – zwiększające się z czasem odkształcenie plastyczne pod wpływem stałego obciążenia. W zależności wartości naprężenia i temp. rozróżnia się pełzanie nisko-, wysokotemperaturowe i dyfuzyjne.

niskotemp. – zachodzi przy temp. T<0,5Tt odkształcenie plastyczne powoduje umocnienie materiału i prędkość pełzania zmniejsza się. Cechą jest mały przyrost odkształcenia w skutek pełzania. Odkształcenie związane jest z ruchem dyslokacji.

wysokotemp. – przy temp. T>0,5Tt i działaniu średnich lub dużych naprężeń. Po odkształceniu początkowym ε0 następuje I stadium pełzania, w którym prędkość pełz. zmniejsza się na skutek umocnienia materiału. W II- prędkość pełz. ustala się w wyniku osiągnięci równowagi między efektem umocnienia a efektem osłabienia. III – zwiększenie prędkości pełz. spowodowanym powstaniem kolejnego przewężenia. Cecha charakt.: znaczna wartość odkształceń, przewyższająca wartości ε0.

dyfuzyjne – w temp. zbliżonych do Tt , gdzie duże stężenie wakansów zapewnia szybki przebieg samodyfuzji. Występuje w materiałach drobnoziarnistych.

10.Korozja wysokotemperaturowa mechanizm i kinetyka, sposoby jej zapobiegania.

Korozja –proces niszczenia metalu na skutek oddziaływania środowiska zewnętrznego. Zaczyna się na powierzchni i stopniowo przenika do głębszych warstw. Korozja chemiczna zachodzi zwykle pod wpływem działania suchych gazów przy wys. temp. Powstaje wówczas na powierzchni elementów cienka warstwa związków chemicznych, najczęściej tlenków. Czynnik korodujący przenika na drodze dyfuzji przez warstwę produktów korozji do metalu co powoduje jej stopniowe pogłębianie i następuje korozja w głąb metalu.

11.Korozja elektrochemiczna i sposoby ochrony przed nią. – wiąże się z przepływem przez metal prądu elektrycznego. Polega na tworzeniu mikroogniw galwanicznych w roztworze wodnym. Towarzysza temu reakcje redukcji i utleniania. Redukcja zachodzi na katodzie i jest związana z przepływem umownego prądu dodatniego z roztworu elektrolitu do elektrody. Na anodzie – utlenianie związane z przepływem dodatnich ładunków z elektrody do elektrolitu. W czasie przepływu prądu następuje przepływ jonów. Korozja następuje tylko na anodach mikroogniw! Ochrona: dobór składu chemicznego; ochrona katodowa, protektorowa, anodowa; stosowanie inhibitorów; powłoki i warstwy ochronne: nieorganiczne-z emalii szklistych, fosforanowe, cermetale; organiczne-powłoki malarskie, gumowe.

12.Wyżarzanie stali-cel i rodzaje.

Wyżarzanie jest to zabieg cieplny polegający na nagrzaniu stali do określonej temp. Wygrzaniu w tej temp. i powolnym chłodzeniu. Zależnie od temp. wygrzania sposobu studzenia i celu jaki chcemy osiągnąć. Rozróżnia się następujące rodzaje wyżarzania:.

ujednoradniające ma na celu usunięcie lub zmniejszenie niejednorodności w składzie chemicznym stali po krystalizacji na drodze dyfuzji.

zupełne ma na celu rozdrobnienie ziarna stali, uzyskanie jednorodności struktury oraz usuniecie naprężeń. normalizujące celem tego zabiegu jest uzyskanie jednolitej drobnoziarnistej struktury i związane z tym polepszenie wł. plastycznych oraz usunięcie naprężeń wewnętrznych.

z przemianą izotermiczną: ma na celu obniżenie twardości i polepszenie obrabialności.

sferoidyzujące: ma na celu koagulację węglików przez co uzyskuje się najmiększą i najbardziej plastyczną strukturę jaką dla danej stali można osiągnąć.

rekrystalizujące: stosuje się dla materiału uprzednio poddanego przeróbce plastycznej na zimno i ma na celu usunięcie skutków zgniotu. odprężające: ma na celu zmniejszenie naprężeń własnych elementów stalowych powst. w procesach technologicznych

grafityzujące ma na celu rozkład cementytu na grafit i austenit jeżeli temp. Procesu leży powyżej Ac1 lub na grafit i ferryt jeżeli temp. procesu leży poniżej Ac1.

odwęglające ma na celu wypalenie węgla z pow. elementu np. w celu uzyskania białego żeliwa ciągliwego lub przy produkcji blach transformatorowych.

przegrzewające ma na celu uzyskanie gruboziarnistej struktury, np. w celu polepszenia obrabialności stali

13. Kinetyka przemiany przechłodzonego austenitu(perlit, bainit, martenzyt)wykresy CTPc i CTPi.

Kinetyka przemian fazowych jest zwykle wyrażona za pomocą krzywych przedstawiających ułamek objętości fazy w funkcji czasu dla danej temp. C-czas, T-temp. P-przemiana. Zgodnie z dyskusją dotyczącą dyfuzyjnego zarodkowania wzrostu krzywe mają kształt litery c. CTPi – dla przemian w warunkach izotermicznych i CTPc dla przemian podczas ciągłego chłodzenia.

14. Hartowanie i hartowność stali – przemiana martenzytyczna, austenit resztkowy.

Hartowanie – proces, który prowadzi do powstania struktury nierównowagowej. Celem tego zabiegu jest zwiększenie twardości i wytrzymałości stali. Polega na podgrzaniu stali do temp. austenityzowania, następnie chłodzi się z taka prędkością >=Vk aby ominąć przemiany dyfuzyjne w celu uzyskania struktury martenzytycznej.

Przemiana martenzytyczna jest przem. bezdyfuzyjna i nie zachodzi do końca. Zachodzi przy przechłodzeniu austenitu do temp. Ms-poczatku przemiany –przy przechłodzeniu z prędkością >=Vk. W wyniku tej przemiany powstaje martenzyt – przesycony roztwór C w Feα. Zachodzi pod warunkiem ciągłego obniżania temp. od Ms do Mf-końca przemiany. Po przekroczeniu Mf powstaje austenit szczatkowy.

Hartowność- zdolność stali do wytworzenia struktury martenzytycznej. Wraz ze wzrostem Vk hartownośc maleje.

15. Przemiany przy odpuszczaniu stali – stadia własności wpływ dodatków stopowych.

Odpuszczanie – obróbka cieplna polegająca na nagrzaniu zahartowanych stali do temp. poniżej Ac1w celu poprawy własności plastycznych i zmniejszenia twardości.

4 stadia: I.(100-200 C) powstają węgliki przejściowe lecz nie wydzielają się, zawartość C w martenzycie obniża się. II – (200-350 C) przemiana austenitu szczątkowego w ferryt i cementyt poprzez przemianę bainityczną, prowadzi do umocnienia stali. III – (250-400 C) wydziela się cementyt i rozpuszczają się węgliki przejściowe, obniża się zawartość węgla w osnowie martenzytycznej. IV – (400-727 C) koagulacja i sferoidyzacja cząstek cementytu i rekrystalizacja osnowy. nagrzanie do zahartowanej stali powyżej temp. 727 prowadzi do tworzenia się austenitu.

Obecność pierwiastków stopowych prowadzi do zmian zakresu temp. wydzielania się węglików i przemiany austenitu szczątkowego oraz znacznego zmniejszenia szybkości przemian.

16. Powierzchniowe obróbki cieplno-chemiczne nawęglanie i azotowanie – cel, technologia, porównanie własności.

Obróbka cieplno-chemiczna zabieg cieplny mający na celu wprowadzenie danego pierwiastka w warstwę powierzchniową stali lub usunięcie go z niej, co następuje na skutek dyfuzji w odp. ośrodku.

Nawęglanie – polega na nasyceniu warstwy powierzchniowej stali w węgiel podczas wygrzewania obrabianego przedmiotu w określonym czasie w ośrodku zawierającym węgiel atomowy. Nawęglanie odbywa się w temp. 900-950 C Wyższej od Ac1. O grubości warstwy nawęglanej decyduje czas nawęglania, który dobiera się tak aby skład fazowy warstwy powierzchniowej odpowiadał strukturze stali eutektoidalnej. Rozróżnia się nawęglanie: w ośrodkach stałych, w roztopionych solach, gazowe, próżniowe, jonizacyjne. Obróbka cieplna stosowana po nawęglaniu ma na celu:

-utwardzenie warstwy nawęglonej do ok. 60 HRC, zapewnienia znacznej ciągliwości, odporności na dynamiczne działanie obciążeń oraz własności wytrzymałościowych w nie nawęglonym rdzeniu.

Własności: duża twardość , odporność na ścieranie, znaczna wytrzymałość zmęczeniowa.

Azotowanie – polega na nasyceniu warstwy powierzchniowej stali azotem podczas ogrzewania obrabianego przedmiotu przez określony czas zawierającym wolne atomy azotu. Jest wykonywane w temp. niższej od Ac1. Może być krótko i długookresowe. Przy stałej temp. azotowania , struktura warstw wierzchnich zależy od czasu. Azotowanie : w proszkach, gazach, fluidach, jonizacyjne. Obróbka cieplna jest ostatnią operacją w procesie technologicznym. Poddaje się jemu przedmioty zahartowane i odpuszczone, najkorzystniej w temp. wyższej od temp. azotowania. Przedmioty azotowane nie mogą być poddawane...

sciaga, Mechanika i budowa maszyn agh, MIBM, pnom2

Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ

Formularz