СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Мария Гловацкая

Wydział: Materiałoznawstwo

Słowa kluczowe:

uszkodzenia eksploatacyjne nierdzewnych stali austenitycznych, metalografia złączy spawanych, stopy aluminium, kompozyty metalowe, stopy żaroodporne i żarowytrzymałe, stale konstrukcyjne spawalne

Opis:

Profil naukowy Autorów (MOST Wiedzy): Maria Głowacka, Jerzy Łabanowski, Michał Landowski

Stopy metali są najważniejszymi materiałami inżynierskimi stosowanymi powszechnie w budownictwie, urządzeniach przemysłowych, środkach transportu i maszynach, eksploatowanych w zróżnicowanych warunkach obciążeń mechanicznych, cieplnych i środowiskowych. Coraz bardziej ekstremalne warunki zastosowania – wzrost temperatury eksploatacji, wyższe obciążenia, skażenie środowiska – wymuszają postęp w konstrukcjach i technologiach materiałowych.

Postęp w dziedzinie materiałów zmierza w dwóch kierunkach. Pierwszym jest modyfikacja istniejących materiałów w celu polepszenia ich własności użytkowych, przy zmniejszonym zużyciu surowców i zredukowanej energochłonności wytwórczych technologii przemysłowych oraz ograniczonym skażeniu ekologicznym środowiska. Drugi kierunek obejmuje projektowanie i wytwarzanie nowych materiałów, zwłaszcza zaawansowanych, o szczególnych własnościach fizycznych, termicznych i innych. Sprostanie tym założeniom wymaga ciągłego gromadzenia doświadczeń eksploatacyjnych, przede wszystkim we współpracy z zainteresowanymi zespołami inżynierskimi z poszczególnych gałęzi przemysłu, oraz prowadzenia ciągłych badań naukowych. Działania te znajdują odbicie we wszystkich rodzajach współczesnych materiałów. Tematyka niniejszego podręcznika dotyczy wybranych grup materiałów, takich jak: stale konstrukcyjne spawalne, stale nierdzewne, stale do pracy w podwyższonej temperaturze, stopy żaroodporne i żarowytrzymałe, stopy odporne na zużycie ścierne, stopy aluminium i kompozyty metalowe. Wyboru analizowanych grup materiałów dokonano na podstawie wielu prac badawczych realizowanych przez pracowników Zespołu Inżynierii Spajania Katedry Inżynierii Materiałowej i Spajania na Wydziale Mechanicznym Politechniki Gdańskiej.

Podręcznik jest przeznaczony dla studentów kierunków mechanika i budowa maszyn, inżynieria materiałowa, energetyka oraz kierunków pokrewnych, realizujących program przedmiotu współczesne materiały inżynierskie, który bazuje na podstawach materiałoznawstwa, inżynierii materiałowej i technologii materiałowych. Książka może być też przydatna dla inżynierów pracujących w przemyśle i w biurach projektowych.

Spis treści

WYKAZ WAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ I SKRÓTÓW ........................................... 7

WSTĘP .............................................................................................................................. 9

1. STALE KONSTRUKCYJNE SPAWALNE ............................................................. 11

1.1. Wprowadzenie .................................................................................................. 11

1.2. Podział stali konstrukcyjnych spawalnych ................................................... 17

1.3. Stale spawalne o normalnej wytrzymałości .................................................. 19

1.4. Stale spawalne o podwyższonej wytrzymałości ........................................... 21

1.5. Stale spawalne o wysokiej i ultrawysokiej wytrzymałości .......................... 31

2. METALOGRAFIA ZŁĄCZY SPAWANYCH STALI KONSTRUKCYJNYCH ... 48

2.1. Makrostruktura złącza spawanego ................................................................ 48

2.2. Mikrostruktury złączy spawanych stali konstrukcyjnych .......................... 50

2.3. Twardość złączy spawanych ........................................................................... 61

3. STALE NIERDZEWNE ............................................................................................ 64

3.1. Charakterystyka stali nierdzewnych, podział i znakowanie ....................... 64

3.2. Stale nierdzewne ferrytyczne .......................................................................... 72

3.3. Stale nierdzewne martenzytyczne .................................................................. 78

3.4. Stale nierdzewne umacniane wydzieleniowo ............................................... 81

3.5. Stale nierdzewne austenityczne chromowo-niklowe .................................. 82

3.6. Stale nierdzewne ferrytyczno-austenityczne (dupleks) .............................. 97

4. USZKODZENIA EKSPLOATACYJNE NIERDZEWNYCH STALI AUSTENITYCZNYCH .. 109

4.1. Korozja wżerowa/podosadowa rurociągu wody pitnej ............................... 109

4.2. Korozja szczelinowa/podosadowa w wodzie naturalnej ............................ 111

4.3. Uszkodzenie wężownicy z wytwornicy pary ................................................ 113

4.4. Korozja stali AISI 304 wywołana przez osadzenie się cząstek stali niestopowej na powierzchni stali nierdzewnej .. 116

4.5. Badanie odporności na korozję międzykrystaliczną wyrobów z nierdzewnych stali austenitycznych .. 117

5. STALE DO PRACY W PODWYŻSZONEJ TEMPERATURZE .. 120

5.1. Wprowadzenie .................................................................................................. 120

5.2. Stale niestopowe i niskostopowe do pracy w podwyższonej temperaturze .. 125

5.3. Procesy degradacji stali eksploatowanych w podwyższonej temperaturze .. 132

5.4. Degradacja struktury stali niskostopowych w podwyższonej temperaturze .. 134

5.5. Stale wysokostopowe do pracy w podwyższonej temperaturze ................. 139

6. STOPY ŻAROODPORNE I ŻAROWYTRZYMAŁE .. 146

6.1. Wprowadzenie .................................................................................................. 146

6.2. Żaroodporność ................................................................................................. 146

6.3. Żaroodporne stopy żelaza, niklu i kobaltu ................................................... 150

6.4. Żarowytrzymałość ........................................................................................... 156

6.5. Wysokostopowe stale żarowytrzymałe .......................................................... 159

6.6. Nadstopy żarowytrzymałe ............................................................................... 161

7. EKSPLOATACYJNE NISZCZENIE STOPÓW ŻAROODPORNYCH I ŻAROWYTRZYMAŁYCH .. 174

7.1. Procesy niszczenia stali żaroodpornych ........................................................ 174

7.2. Degradacja mikrostruktury stopów żarowytrzymałych ............................ 177

7.3. Degradacja żarowytrzymałych stali martenzytycznych .............................. 178

7.4. Degradacja żarowytrzymałych stopów austenitycznych ............................ 181

8. MATERIAŁY ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE ............................................ 188

8.1. Niszczenie materiałów w warunkach tarcia ................................................. 188

8.2. Rodzaje zużycia tribologicznego .................................................................... 192

8.3. Charakterystyka materiałowa stopów przeznaczonych do pracy

w warunkach tarcia ściernego ........................................................................ 194

8.4. Porównanie odporności na ścieranie różnych grup stopów żelaza ........... 196

8.5. Charakterystyka wybranych materiałów metalowych odpornych

na ścieranie ....................................................................................................... 199

8.6. Materiały cierne – przykłady .......................................................................... 218

8.7. Sposoby ograniczenia zużycia ściernego ...................................................... 219

8.8. Badania tribologiczne ...................................................................................... 224

9. ALUMINIUM I STOPY ALUMINIUM.. 227

9.1. Wprowadzenie .................................................................................................. 227

9.2. Charakterystyka aluminium ........................................................................... 227

9.3. Stopy aluminium .............................................................................................. 229

9.4. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej .................................................. 234

9.5. Odlewnicze stopy aluminium ........................................................................ 240

9.6. Obróbka cieplna stopów aluminium ............................................................. 247

9.7. Żarowytrzymałe stopy aluminium ................................................................ 248

9.8. Spawalność stopów aluminium ...................................................................... 252

9.9. Odporność na korozję stopów aluminium .................................................. 255

10.KOMPOZYTY METALOWE .. 258

10.1. Charakterystyka materiałów kompozytowych ............................................. 258

10.2. Czynniki wpływające na własności materiałów kompozytowych ............. 263

10.3. Kompozyty o osnowie metalowej – technologie wytwarzania ................. 271

10.4. Przykłady kompozytów metalowych i ich zastosowanie ............................ 288

BIBLIOGRAFIA .. 291