Metalurgia

Monografia dotyczy zagadnień będących w ostatnich dekadach przedmiotem szczególnie intensywnych badań o charakterze podstawowym i technologicznych, skupionych na znacznej poprawie właściwości tworzyw metalicznych metodami przeróbki plastycznej z wykorzystaniem efektów strukturalnych, towarzyszących dużemu odkształceniu metali. W pracy przedstawiono nowe elementy poznawcze, dotyczące procesów zachodzących w wybranych tworzywach metalicznych, będące efektem prac eksperymentalnych Autorki. 

Optymalizacja właściwości użytkowych materiałów wymaga przede wszystkim znajomości wzajemnych zależności ilościowych w relacji: mikrostruktura materiału ujęta w syntetycznych kategoriach stereologicznych, a jego właściwości. W celu programowanego kształtowania mikrostruktury w wyniku stosowania różnego rodzaju procesów wytwarzania, niezbędne jest dokonywanie kompleksowego opisu tej mikrostruktury. Z drugiej strony, w celu uzyskania materiałów o określonych optymalnych właściwościach użytkowych konieczne jest również sporządzanie możliwie pełnych charakterystyk użytkowych w zależności od przeznaczenia badanych materiałów. Niniejsza praca, poprzez przedstawione metodyki badawcze w zakresie charakterystyk mechanicznych, korozyjnych i strukturalnych, a także w oparciu o metody metalografii ilościowej z wykorzystaniem metody kombinatorycznej opartej o teorię kwantów fazowych , stanowi syntetyczne ujęcie zagadnienia strukturalnych uwarunkowań wybranych właściwości użytkowych niektórych stopów żelaza. Przedmiotem badań były: żeliwo o osnowie perlitycznej i zróżnicowanej postaci grafitu, stale niestopowe zwykłej jakości o zróżnicowanej zawartości węgla, stal niestopowa C45E o różnej dyspersji perlitu, stal łożyskowa (100Cr6) o różnej dyspersji węglików oraz stal narzędziowa X210Cr12, po obróbce plastycznej, o zróżnicowanej pasmowości. Podstawowe cele pracy zostały osiągnięte poprzez sformułowanie określonych istotnych zależności ilościowych między syntetycznym parametrem stereologicznym mikrostruktury w przypadku żeliwa, jednolitym syntetycznym parametrem stereologicznym  dla stali o różnej zawartości węgla (C10E, C15E, C25E, C45E oraz C55E) i różnej dyspersji perlitu (C45E), a także różnej dyspersji węglików (100Cr6) a szeregiem charakterystyk mechanicznych i korozyjnych. Opracowane syntetyczne parametry stereologiczne jednoznacznie identyfikują te mikrostruktury pod względem zawartości i morfologii, występujących w nich, poszczególnych faz/składników. Wyznaczono również graniczny rozmiar węglików w stali narzędziowej po obróbce plastycznej (X210Cr12) istotnie zmieniający jej podstawowe charakterystyki mechaniczne. Z naukowego punktu widzenia praca stanowi kompleksowe opracowanie zawierające elementy poznawcze uwidocznione w nowym syntetycznym podejściu do analiz mikrostrukturalnych metodami metalografii ilościowej, połączonym z interpretacją fenomenologii niektórych zjawisk mechanicznych i korozyjnych, jakie zachodzą w przebadanych materiałach w zależności od ich mikrostruktury. Ponadto, w oparciu o dane materiałowe zawarte w niniejszej pracy można prognozować optymalne rozwiązania technologiczne ze względu na wybrane właściwości użytkowe uzyskiwane między innymi przez programowane kształtowanie mikrostruktury, a zatem można realizować również cele utylitarne.

Celem książki jest w miarę wszechstronny przegląd podstawowych technik wytwarzania funkcjonalnych materiałów gradientowych. Specjalną uwagę poświęcono metodom ilościowego oszacowania głównych parametrów struktury i właściwości tych materiałów. Zamieszczono zwięzły opis doświadczalnych metod i analizy rodzaju wytwarzanych struktur. Aby ułatwić czytelnikowi percepcję zawartości poświęconej modelowaniu matematycznemu struktur gradientowych, typowych dla metalowych materiałów kompozytowych, stosowne opisy zamieszczono w załącznikach w postaci oddzielnych bloków tematycznych. Opis ruchu cząsteczek w cieczy w polu grawitacyjnym i odśrodkowym poddano analizie odpowiednio w aneksie AiB. Podstawowe równania, opisujące zachowanie się cząstek w przypadku poddania ich wpływowi siły Lorentza w przypadku jej wykorzystania do kreacji funkcjonalnej struktury gradientowej umieszczono w aneksie C. Kompleksowy model zjawisk fizycznych, występujących w praktyce wytwarzania gazarów Czytelnik może znaleźć w aneksie D. Publikacja powstała w ramach realizacji projektu badawczego zamawianego PBZ/KBN/114/T08/2004 ,,Nowoczesne tworzywa i procesy technologiczne w odlewnictwie".

Publikacja przedstawia atlas struktur metalowych materiałów kompozytowych o osnowie metali nieżelaznych, w znakomitej większości wytworzonych i badanych w przeciągu ostatniej dekady przez zespół autorów niniejszej pracy, zarówno w kraju - Instytucie Odlewnictwa w Krakowie i Instytucie Transportu Samochodowego w Warszawie, jak i za granicą, zwłaszcza w Centrum Kompozytowym Uniwersytetu Stanu Wisconsin w Milwaukee, USA. w porównaniu z materiałem monolitycznym (metalem, stopem), struktura materiału heterogenicznego, w szczególności materiału kompozytowego, wzbogaca się i komplikuje obecnością drugiego - obok osnowy - komponentu: fazy zbrojącej. Stopień złożoności oceny takich obrazów strukturalnych wzrasta, co może wywołać utratę wymaganego stopnia adekwatności relacji pomiędzy składem chemicznym osnowy, rodzajem oraz udziałem zbrojenia, parametrami technologicznymi procesu syntezy kompozytu, jego właściwościami i strukturą. Stąd tak ważna jest odpowiednio wiarygodna wysoka podaż informacji z zakresu struktur badanych materiałów w powiązaniu z początkowymi atrybutami ich kreacji oraz szczegółowym określeniem warunków ich wytworzenia. Atlas zawiera struktury metalowych materiałów kompozytowych na bazie aluminium, miedzi, cynku, ołowiu i częściowo niklu oraz magnezu, wytworzone głównie w warunkach krajowych. Kompozyty były zbrojone cząsteczkami (popiołu lotnego, grafitu, węglika krzemu, tlenku glinu), włóknem krótkim (na bazie tlenku glinu i filcem węglowym) i węglowym włóknem długim. Przedstawiono również obrazy strukturalne gazarów (nowej grupy kompozytów z gazową fazą zbrojącą) oraz po raz pierwszy w kraju otrzymanych nano-kompozytów aluminiowych. Analizę specyfiki strukturalnej każdego rodzaju kompozytu uzupełniono opisem typu komponentów, sposobu wytworzenia oraz właściwości użytkowych, zarówno potwierdzonych eksperymentalnie jak i potencjalnych. Szczegółowo opisano typowe wady strukturalne odlewanych kompozytów metalowych.

Huty żelaza i stali to publikacja, która w przystępny sposób, ale kompleksowo omawia historię, technikę oraz organizację hutnictwa w Polsce. Znajdują się w niej informacje o etosie pracy hutnika i świętach hutniczej braci, a także historię zmagań człowieka z żywiołem ognia, wykorzystywanym do wytopu żelaza. Poczynając od najdawniejszych metod i stanowisk hutniczych, przedstawia rozwój tej gałęzi przemysłu do czasów najnowszych, a szczególny nacisk kładzie na zmiany technologiczne i organizacyjne hut.

Współczesne huty żelaza i stali zajmują obszar kilku kilometrów kwadratowych, a wybudowane w nich hale i urządzenia osiągają ogromne rozmiary. Wielkie piece mają ponad 40 m wysokości i 3,7 tys. m3 pojemności. Stalownia martenowska w hucie im. Lenina miała pół kilometra długości, a walcownia duża huty „Katowice” ma 1200 m długości. Ale obok takich kolosów istnieją także mniejsze zakłady, w których stal wytapia się ze złomu w piecach elektrycznych. Jest ona później obrabiana w instalacjach do pozapiecowej obróbki stali, a gotowy metal kierowany jest na linie ciągłego odlewania, po przejściu których przetwarza się go na wyroby walcowane, ciągnione lub kute. A początki były jeszcze skromniejsze…

Adam Frużyński stworzył kompendium wiedzy i dodatkowo wzbogacił publikację starannie dobranym materiałem ilustracyjnym, często niepublikowanym dotychczas w literaturze o zbliżonej tematyce.

W książce zaprezentowane są istniejące i zlikwidowane zakłady hutnicze, a dla ułatwienia „nawigacji” powstał indeks, grupujący omawiane przedsiębiorstwa według miejsca siedziby.

Tematem monografii jest transformacja przemysłu stalowego do Przemysłu 4.0. Termin „transformacja” używany jest jako: przekształcenie, modyfikowanie, przeobrażenie przedsiębiorstw przemysłu stalowego do wymogów koncepcji Przemysłu 4.0. Transformacja jest procesem dostosowania przedsiębiorstw przemysłu stalowego do warunków nowej rzeczywistości.

W podręczniku przedstawiono zagadnienia związane z procesem nawęglania stopów żelaza. Dotyczą one uzupełniania niedoborów węgla w stopie, a także produkcji żeliwa wyłącznie na bazie złomu stalowego. Omówiono podział, własności i skład chemiczny żeliwa. Przedstawiono budowę pieców najczęściej wykorzystywanych do wytopu żeliwa oraz stosowane metody nawęglania i rodzaj nawęglaczy. W końcowej części przedstawiono wyniki analizy własności mechanicznych żeliwa syntetycznego nawęglanego różnymi rodzajami materiałów nawęglających.   Podręcznik przeznaczony jest dla studentów kierunków: inżynieria materiałowa, metalurgia, mechanika i budowa maszyn, budowa i eksploatacja maszyn, zarządzanie i inżynieria produkcji oraz specjalności odlewniczych.  

Nagrzewanie indukcyjne w procesach technologicznych. Obróbka cieplna

Odlewnictwo. Technologie form i rdzeni.

Skrypt jest przeznaczony dla studentów studiów inżynierskich i magisterskich (dziennych i zaocznych) uczących się przedmiotu techniki wytwarzania – odlewnictwo na Wydziale Budowy Maszyn i Zarządzania oraz Wydziale Maszyn Roboczych i Transportu. Informacje przedstawione w skrypcie umożliwią zapoznanie się z nowoczesnymi metodami wykonywania odlewów łącznie z procesem przygotowania ciekłych stopów do wypełnienia formy odlewniczej oraz zjawiskami fizykochemicznymi towarzyszącymi procesom powstawania odlewu w formie. Tym celom podporządkowano układ pracy. W skrypcie przedstawiono także podstawowe informacje z zakresu projektowania procesów odlewniczych i zasad projektowania odlewanych części maszyn.

Podstawy teoretyczne i aspekty praktyczne zjawiska korozji

Zasady projektowania technologii kucia odkuwek matrycowych o kształtach kołowo-symetrycznych

Niniejsza publikacja stanowi kompendium wiadomości, które mogą być przydatne pracownikom naukowym uczelni technicznych, studentom kierunków technicznych, uczestnikom szkoleń z zakresu nieniszczących badań lin stalowych, osobom przygotowującym się do egzaminów certyfikacyjnych wszystkich stopni w metodzie MTR ? w badaniach magnetycznych lin stalowych, a także pracownikom instytucji zajmujących się dozorem urządzeń technicznych, bezpieczenstwem pracy i regulacjami w tym zakresie.
W publikacji można wyróżnić trzy części tematyczne:
Część I ? matematyczne i fizyczne podstawy teoretyczne powiązane z nowoczesnymi technikami diagnostyki, terminologia oraz budowa, działanie urządzeń pomiarowych i badawczych stosowanych w badaniach magnetycznych lin stalowych (rozdziały 2, 3, 5, 8, 12, 13).
Część II ? opis obiektu badań, stosowanych technik, sposobu badań, aparatury i jej obsługi (rozdziały 6, 7, 9).
Część III ? szczegóły związane z certyfikacją personelu, jakości, normalizacją i bezpieczeństwem wykonywania badań oraz oceną wskazań i kryteriami zużycia lin stalowych (rozdziały 4, 10, 11, 14).