aaaaCzęsto usiłujemy ukryć nasze uczucia przed tymi, którzy powinni je poznać.aaaa [ Pobierz całość w formacie PDF ]
Materiały
w budowie maszyn
Przewodnik do ćwiczeń laboratoryjnych
pod redakcją Andrzeja Barbackiego
Spis treści
Przedmowa
5
Ćwiczenie 1. Stale w stanie dostawy (Karol Jóźwiak)
7
Ćwiczenie 2. Stale konstrukcyjne obrabiane cieplnie (Eugeniusz Mikołajski)
20
Ćwiczenie 3. Struktura i właściwości stali po obróbce cieplno-chemicznej
(Eugeniusz Mikołajski) 36
Ćwiczenie 4. Stale narzędziowe (Tomasz Kachlicki) 52
Ćwiczenie 5. Żeliwa i staliwa (Karol Jóźwiak) 66
Ćwiczenie 6. Miedź i jej stopy (Tomasz Kachlicki) 82
Ćwiczenie 7. Stopy lekkie (Tomasz Kachlicki) 95
Ćwiczenie 8. Warstwy powierzchniowe o specjalnych właściwościach
(Andrzej Młynarczak) 107
Ćwiczenie 9. Ceramika inżynierska (Henryk Leda) 125
Ćwiczenie 10. Materiały kompozytowe (Henryk Leda) 133
Ćwiczenie 11. Procesy umacniające materiały metaliczne (Andrzej Barbacki) 143
Ćwiczenie 12. Przyczyny przedwczesnego zużycia części maszyn i narzędzi
(Andrzej Barbacki) 156
Dodatek Układ równowagi Fe – Fe
3
C (Karol Jóźwiak) 167
Przedmowa
Przekazujemy w ręce czytelników nowy skrypt:
Materiały w budowie maszyn,
który
ma pomóc studentom Wydziału Budowy Maszyn i Zarządzania oraz Wydziału Maszyn
Roboczych i Pojazdów w wykonywaniu nowego zestawu ćwiczeń laboratoryjnych.
W porównaniu z poprzednim zestawem ćwiczeń i z poprzednim skryptem:
Me-
taloznawstwo dla mechaników
w obecnym opracowaniu znacznie więcej uwagi po-
święcono zagadnieniom materiałowym. Połowa ćwiczeń dotyczy nowej tematyki, a
pozostałe to. przedstawione w całkowicie nowym ujęciu.
Mamy nadzieję, że książka ta będzie istotną pomocą zarówno dla wykonujących
ćwiczenia laboratoryjne, jak i dla studiujących zagadnienia związane ze strukturą,
właściwościami, zastosowaniem i eksploatacją materiałów.
W tym miejscu chcemy też wyrazić podziękowanie magistrowi Wojciechowi
Frąckowiakowi za wydatną pomoc w przygotowaniu skryptu do druku.
Autorzy
Ćwiczenie 1
Stale w stanie dostawy
CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest poznanie sposobów uzyskiwania mikrostruktur i związa-
nych z nimi właściwości mechanicznych stali oferowanych przez huty, określanych
terminem „stan dostawy". Wiedza zawarta w tym ćwiczeniu powinna ułatwić zro-
zumienie terminologii i symboliki stosowanej do wyrobów hut żelaza. Istotną część
ćwiczenia stanowi omówienie europejskiego systemu oznaczania gatunków i stanu
strukturalnego stali.
NIEZBĘDNE WIADOMOŚCI
Wprowadzenie
Na stan dostawy składają się: postać stali, stan jej obróbki cieplnej i stopień
utwardzenia po walcowaniu na zimno. Oznaczenia stanów dostawy stali są opisane w
normie PN-76/H-01001.
Podstawą zrozumienia tematyki ćwiczenia jest znajomość układu fazowego żelazo
- cementyt w zakresie dotyczącym stali. Układ ten jest omówiony w dodatku za-
mieszczonym na końcu książki.
Zacznijmy od definicji stali. Stal jest to przerobiony plastycznie stop żelaza z
węglem (stężenie C od kilku setnych części procentu wagowego do 2,11%) i innymi
pierwiastkami. Innymi pierwiastkami mogą być domieszki metaliczne, np. Mn, Si, Al,
wprowadzone w celu odtlenienia i odsiarczenia stali bądź pochodzące ze złomu
używanego przez huty do wytapiania stali, np. Cr, Cu, Ti. Pierwiastki metaliczne
wprowadzone w celu zmiany właściwości stali nazywa się pierwiastkami stopowymi.
Odrębną grupą pierwiastków stanowiących o czystości metalurgicznej stali są
zanieczyszczenia P, S, As, N, O, N, H pochodzenia surowcowego i technologicznego.
Ich całkowite usunięcie jest trudne i kosztowne, lecz już niewielkie (setne części
procentu) zmiany stężenia wyraźnie wpływają na poziom właściwości mechanicznych
stali.
Klasyfikacja stali
Od roku 1996 obowiązuje w Polsce europejska norma klasyfikacji stali PN EN
10020, która zastąpiła normę PN-91/H-01010-03. Rysunek 1.1 przedstawia naj-
ogólniejszy podział stali stosowany w krajach Unii Europejskiej.
Rys. 1.1. Klasyfikacja stali według PN EN 10020 (1996 r.)
Trzy główne kryteria podziału stali to: skład chemiczny, właściwości mechaniczne
(fizyczne) i zakres zastosowań. Ze względu na skład chemiczny wyróżnia się stale
niestopowe (dawniej nazywane węglowymi) i stopowe.
Stale niestopowe
Rozróżnia się 3 klasy jakości stali niestopowych związane z ich czystością me-
talurgiczną i osiąganymi właściwościami mechanicznymi i fizycznymi:
Stale podstawowe
to stale, których właściwości uzyskuje się tylko w procesie
stalowniczym (walcowanie i kucie na gorąco) bez dodatkowych zabiegów
technologicznych. Wyroby z tych stali nie są więc przeznaczone do obróbki cieplnej, z
wyjątkiem wyżarzania odprężającego, zmiękczającego i normalizującego. Maksymalne
dopuszczalne stężenia głównych zanieczyszczeń, czyli fosforu i siarki, w stalach
podstawowych wynoszą 0,045%.(Fosfor i siarka pochodzą z rud żelaza i z koksu.
Wzrost zawartości P i S zdecydowanie pogarsza plastyczność i udarność stali Spośród
zanieczyszczeń gazowych najgroźniejszy jest wodór, który łatwo dyfunduje w stali,
czyniąc ją kruchą i skłonną do pękania (patrz dalej wyżarzanie przeciwpłatkowe). Tlen
tworzy w stali kruche wtrącenia z AI, Mn, Si. Azot pochodzi z powietrza i tworzy w
stali twarde i kruche azotki żelaza lub aluminium oraz wchodzi w skład
węglikoazotków. Arsen pochodzi z rud i nie można go usunąć ze stali za proces
utleniania.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]