Opis książki
Dzieło fachowe omawiające stale i żeliwa stosowane
współcześnie w okrętownictwie z uwzględnieniem wpływu
różnych czynników na ich jakość (spawalność, kruchość, zmęczenie itp.).
Książka przeznaczona jest dla inżynierów i techników
zajmujących się projektowaniem, budową i remontem statków
oraz badaniem i odbiorem materiałów okrętowych.
SPIS TREŚCI :
Od Autora 13
Wykaz ważniejszych oznaczeń 17
Rozdział 1. Ogólna charakterystyka stali i wyrobów hutniczych 19
1.1. Wykres żelazo-węgiel oraz ogólne własności stali 19
1.1.1. Wpływ składu chemicznego na ogólne własności fizyczne stali 21
1.1.2. Wpływ składu chemicznego na własności mechaniczne stali . 22
1.2. Podział stali na klasy i kategorie zastosowania 24
1.2.1. Oznaczanie stali . 25
1.3. Ogólna charakterystyka wyrobów hutniczych ze stali 27
1.4. Podstawowe własności wytrzymałościowe i technologiczne stali . . 28
1.4.1. Prawidłowe pobieranie próbek do badań . . . . . . . 32
Rozdział 2. Podstawowe procesy wytwarzania stali oraz ich wpływ na jej
jakość 34
2.1. Ogólna charakterystyka procesów wytwarzania stali 34
2.1.1. Procesy konwertorowe Bessemera i Tomasa . . . . . . 34
2.1.2. Stal martenowska 36
2.1.3. Proces konwertorowo-tlenowy 37
2.1.4. Proces wytapiania stali w piecach elektrycznych 38
2.1.5. Proces próżniowy oraz inne metody wytwarzania polepszające
jakość stali 39
2.2. Stale o różnym stopniu uspokojenia 41
2.2.1. Struktura wlewka i likwacja 43
2.2.2. Zalety i wady stali o różnym stopniu uspokojenia . . . . 44
2.3. Odlewanie stali systemem ciągłym 45
2.3.1. Jakość stali ciągłego odlewania . 46
2.4. Wpływ procesów wytwarzania wyrobów hutniczych na jakość stali . 46
2.4.1. Walcowanie blach i profili 48
2.4.2. Rodzaje wad blach okrętowych 50
2.5. Rodzaje i przeznaczenie odkuwek 51
2.6. Wady wyrobów hutniczych 53
Rozdział 3. Obróbka cieplna oraz jej techniczno-ekonomiczne znaczenie . . 56
3.1. Ogólna charakterystyka obróbki cieplnej 56
3.2. Zjawiska fizyczne i zmiany strukturalne zachodzące w czasie nagrzewania
i chłodzenia stali 57
3.2.1. Zmiany strukturalne przy nagrzewaniu stali 57
3.2.2. Przemiany austenitu podczas chłodzenia 60
3.2.3. Przemiana martenzytyczna oraz hartowność stali 61
3.2.4. Przemiany w martenzycie podczas podgrzewania (odpuszczanie) 63
3.3. Rodzaje obróbki cieplnej stopów żelaza z węglem 64
3.3.1. Wyżarzanie 64
3.3.2. Hartowanie 67
3.3.3. Odpuszczanie 69
3.3.4. Ulepszanie cieplne 70
3.4. Obróbka cieplno-chemiczna 71
3.5. Techniczno-ekonomiczne znaczenie obróbki cieplnej 72
Rozdział 4. Kruchość stali 74
4.1. Ogólna charakterystyka kruchości stali 74
4.2. Mechanizm złomu 75
4.3. Czynniki wywołujące kruchość stali 79
4.3.1. Wpływ niskiej temperatury i warunków obciążenia na kruchość
stali 80
4.4. Temperatura kruchości stali (kruchość na zimno) 82
4.4.1. Charakterystyczne cechy temperatury kruchości oraz kryteria
jej oceny 84
4.4.2. Wpływ czynników metalurgicznych na temperaturę kruchości
stali 86
4.4.3. Wpływ podwyższonych i wysokich temperatur na kruchość stali 92
4.5. Metody badań kruchości stali 95
4.5.1. Statyczne rozciąganie próbek gładkich oraz próbek z karbem 96
4.5.2. Statyczne i udarowe zginanie próbek 98
4.5.3. Próby specjalne 103
4.6. Porównywalność wyników badań kruchości stali oraz klasyfikacja
w szereg jakościowy 112
4.7. Problem ustalenia minimalnych wymagań odbioru stali odpornych
na kruche pękanie . 115
Rozdział 5. Wytrzymałość zmęczeniowa stali 120
5.1. Rodzaje obciążeń zmiennych oraz podstawowe pojęcia badań zmęczeniowych 121
5.1.1. Pojęcie wytrzymałości zmęczeniowej 122
5.1.2. Wykresy zmęczeniowe ' 123
5.2. Mechanizm powstawania złomu zmęczeniowego 124
5.3. Wytrzymałość zmęczeniowa przy nieregularnym widmie obciążeń cyklicznych 127
5.3.1. Powolne zmęczenie metali 131
5.4. Wpływ niektórych czynników na wytrzymałość zmęczeniową . . . 132
5.4.1. Stan powierzchni i karby konstrukcyjne 133
5.4.2. Struktura materiału 135
5.4.3. Wtrącenia niemetaliczne oraz włosowiny 138
5.4.4. Skład chemiczny stali 139
5.4.5. Rodzaj stali i rodzaj obciążenia 140
5.4.6. Podwyższone i obniżone temperatury 140
5.4.7. Korozja 143
5.5. Wytrzymałość zmęczeniowa złączy spawanych 147
5.5.1. Złącza spawane ze stali o podwyższonej wytrzymałości . . . 148
5.6. Wytrzymałość zmęczeniowa stali kadłubowych i złączy spawanych . 150
5.7. Zmiany własności fizycznych stali pod wpływem zmęczenia . . . 153
5.7.1. Powiązanie wytrzymałości zmęczeniowej z wytrzymałością na
rozciąganie 156
Rozdział 6. Wpływ środowiska korozyjnego na wytrzymałość stali . . . . 158
6.1. Rodzaje korozji stali 158
6.2. Zgorzelina i jej wpływ na przebieg korozji w wodzie morskiej . . 159
6.3. Wpływ naprężeń rozciągających na przebieg korozji 1.60
6.4. Kruchość wodorowa 163
6.5. Kruchość kaustyczna 165
6.6. Wpływ korozji na własności mechaniczne stali 166
6.6.1. Ubytki korozyjne stali węglowej w różnych środowiskach . . 166
6.7. Korozja — erozja, kawitacja. Pitting 170
Rozdział 7. Spawalność stali 177
7.1. Ogólne pojęcie spawalności 177
7.1.1. Spawalność metalurgiczna 177
7.1.2. Podstawowe kryteria spawalności 178
7.1.3. Ogólna charakterystyka wad spoiny 179
7.2. Wpływ czynników metalurgicznych na spawalność 180
7.2.1. Ogólna charakterystyka strefy wpływu ciepła i zachodzących
w niej zmian 180
7.2.2. Wpływ składu chemicznego na spawalność 180
7.2.3. Wpływ stopnia uspokojenia, struktury i rodzaju stali na spawalność 185
7.2.4. Wpływ szybkości chłodzenia na spawalność 186
7.2.5. Wpływ szybkości chłodzenia i równoważnika węgla na twardość
strefy wpływu ciepła 192
'7.3. Pękanie spoin 194
7.3.1. Pękanie na gorąco 195
7.3.2. Pękanie na zimno 199
7.4. Metody badań spawalności 202
7.4.1. Wstępna ocena spawalności na podstawie składu chemicznego 204
7.4.2. Wstępna ocena spawalności na podstawie wykresów CTP przy
chłodzeniu ciągłym 204
7.4.3. Ocena spawalności na podstawie wykresów STAC . . . . 206
7.4.4. Metody badań spawalności związane z wykonywaniem próbnych
spoin i złączy spawanych 207
7.4.5. Metody badań wpływu spawania na możliwość powstawania
kruchych pęknięć 221
7.4.6. Badania specjalne oraz badania warsztatowe 224
7.5. Klasyfikacja stali spawalnych 224
Rozdział 8. Stale konstrukcyjne spawalne zwykłe i o podwyższonej wytrzymałości.
Własności ogólne oraz spawalność 230
8.1. Stale spawalne niskowęglowe zwykłe 231
8.2. Stale spawalne o podwyższonej i wysokiej wytrzymałości . . . . 233
8.2.1. Stale ferrytyczno-perlityczne o podwyższonej wytrzymałości
typu C-Mn oraz stale mikrostopowe 234
8.2.2. Stale ulepszane cieplnie 239
8.3. Wpływ spawania na własności złącza spawanego ze stali ulepszanych
cieplnie 264
8.4. Stale odporne na niskie temperatury 267
8.4.1. Spawalność stali odpornych na działanie niskich temperatur . 275
8.5. Spawalne stale wysokostopowe. Stal 18% Ni-Co-Mo 277
8.6. Niektóre problemy dotyczące stosowania stali o podwyższonej wytrzymałości 278
8.6.1. Korzyści ekonomiczne 278
8.6.2. Problemy technologiczne spawania, gięcia i prostowania stali
o podwyższonej wytrzymałości 279
8.6.3. Odporność na kruche pękanie 281
Rozdział 9. Materiały pomocnicze do spawania stali 282
9.1. Elektrody do spawania łukowego — ręcznego 282
9.2. Topniki do spawania automatycznego łukiem krytym. Wybór właściwej
kombinacji drut-topnik 290
9.2.1. Rodzaje topników 295
9.2.2. Wpływ składu chemicznego drutu i topników na wytrzymałość
stopiwa 302
9.2.3. Wpływ składu chemicznego drutu i topnika na udarność stopiwa 303
9.2.4. Wybór właściwej kombinacji drut-topnik . . . . . . 309
9.3. Charakterystyka drutów i topników krajowej produkcji . . . . 310
Rozdział 10. Stale ogólnego przeznaczenia 312
10.1. Stal konstrukcyjna zwykłej jakości. Własności i porównanie gatunków 312
10.2. Obróbka cieplna stali zwykłej jakości 318
10.3. Stal budowlana 322
Rozdział 11. Stale kadłubowe 323
11.1. Stale kadłubowe zwykłe 323
11.1.1. Stale kadłubowe zwykłe w świetle wymagań PRS-u i PN . 327
11.1.2. Stale kadłubowe według wymagań R ZSRR i INTK . . . 329
11.1.3. Przepisy materiałowe Lloyd's Register of Shipping dla stali
kadłubowych 331
11.1.4. Stale kadłubowe według przepisów Det norske Veritas . 334
11.1.5. Stale kadłubowe zwykłe według wymagań innych instytucji
klasyfikacyjnych 335
11.2. Stale kadłubowe o podwyższonej wytrzymałości 338
11.2.1. Stale o podwyższonej wytrzymałości produkcji krajowej
oraz ZSRR 339
11.2.2. Stale o podwyższonej wytrzymałości według przepisów
Lloyd's Register of Shipping . 343
11.2.3. Stale o podwyższonej wytrzymałości według przepisów Det
norske Veritas 343
11.2.4. Stale kadłubowe o podwyższonej wytrzymałości według wymagań
innych instytucji klasyfikacyjnych 344
11.2.5. Produkcja stali o podwyższonej wytrzymałości w różnych
krajach 348
11.3. Stale przeznaczone do pracy w niskich temperaturach . . . . 348
11.4. Stale kadłubowe o specjalnych własnościach 352
11.4.1. Blacha stalowa platerowana 352
11.4.2. Stale o zwiększonej odporności na działanie korozji wody
morskiej i ścieranie 355
Rozdział 12. Wpływ procesów technologicznych budowy kadłuba i warunków
eksploatacji na własności stali 358
12.1. Klasyfikacja procesów budowy kadłuba pod względem sposobu oddziaływania
na własności stali 359
12.2. Wpływ gięcia blach na zimno na własności stali. Oznaczanie stopnia
zgniotu . . 364
12.3. Wpływ gięcia na gorąco na własności stali . . 366
12.4. Wpływ spawania na własności stali . . . . 368
12.4.1. Wpływ zapalania łuku i długości spoin sczepnych oraz napoin
na jakość stali 369
12.4.2. Wpływ cięcia palnikiem tlenowo-acetylenowym na jakość stali 371
12.4.3. Skłonność do kruchego pękania brzegu ciętego palnikiem . 372
12.5. Wpływ warunków eksploatacji statku na jakość stali 374
12.6. Wpływ procesów technologicznych obróbki blach na korozję kadłuba 377
Rozdział 13. Stale kotłowe i na zbiorniki ciśnieniowe 379
13.1. Wpływ składników stopowych na własności mechaniczne stali . . 382
13.2. Stale kotłowe produkcji krajowej 384
13.2.1. Stale kotłowe węglowe oraz węglowo-molibdenowe . . . 384
13.2.2. Stale kotłowe chromowo-molibdenowe . 389
13.3. Wymagania instytucji klasyfikacyjnych dla stali kotłowych i na
zbiorniki ciśnieniowe . . . . . . 389
13.3.1. Przepisy PRS-u, R ZSRR oraz INTK 389
13.3.2. Wymagania Det norske Veritas 392
13.3.3. Wymagania Lloyd's Register of Shipping 396
13.3.4. Przepisy American Bureau of Shipping . . . . . . . 400
13.3.5. Wymagania innych instytucji klasyfikacyjnych . . . . 403
13.4. Stale przeznaczone na rury kotłowe i rury ciśnieniowe przewodowe 404
13.4.1. Wymagania przepisów instytucji klasyfikacyjnych dla rur
kotłowych 408
13.5. Staliwa i odkuwki stalowe przeznaczone na armaturę kotłową
i zbiorniki ciśnieniowe 418
Rozdział 14. Stale konstrukcyjne na części maszyn 419
14.1. Niektóre problemy związane z doborem gatunku stali na elementy
konstrukcyjne . 422
14.2. Odkuwki według wymagań PN-61/H-94004 . . . . . . . 428
14.2.1. Gatunki stali konstrukcyjnych według polskich norm oraz
ich własności . 430
14.3. Stale konstrukcyj ne stopowe do ulepszania cieplnego . . . . 433
14.3.1. Ogólna charakterystyka i zastosowanie stali stopowych . . 437
14.4. Stale stopowe przeznaczone do nawęglania i azotowania . . . . 439
14.5. Stale konstrukcyjne przeznaczone na maszyny okrętowe . . . . 442
14.5.1. Przepisy R ZSRR, PRS-u i INTK 442
14.5.2. Przepisy Lloyd's Register of Shipping (1969 r.) 450
14.5.3. Wymagania Det norske Veritas odnośnie do stali konstrukcyjnych
maszynowych (1969 r.) 452
14.5.4. Stal na odkuwki według Bureau Veritas . . . . . . 453
14.5.5. Stal na odkuwki kadłubowe według Nippon Kaiji Kyokai . 454
14.6. Odkuwki stalowe przeznaczone do pracy w podwyższonych temperaturach 458
Rozdział 15. Stal na nity, łańcuchy, kotwice i inne elementy statku . . . 460
15.1. Stal na nity okrętowe 460
15.2. Stal na łańcuchy kotwiczne 464
15.3. Stal na kotwice 467
Rozdział 16. Stal na liny okrętowe 469
16.1. Stal do wyrobu drutu na liny okrętowe 469
16.2. Drut na liny okrętowe według wymagań różnych instytucji klasyfikacyjnych ... 469
Rozdział 17. Stal na rury okrętowe 474
17.1. Okrętowe rury stalowe bez szwu 475
17.2. Rury okrętowe według przepisów PRS-u i R ZSRR 477 .
17.3. Rury okrętowe według przepisów Lloyd's Register of Shipping . . 478
17.4. Rury okrętowe według przepisów Det norske Veritas 479
17.5. Rury okrętowe według przepisów Bureau Veritas 482
Rozdział 18. Stale o specjalnym przeznaczeniu 484
18.1. Stale narzędziowe 484
18.1.1. Stale narzędziowe węglowe 485
18.1.2. Stale narzędziowe stopowe 487
18.2. Stale odporne na korozję i żaroodporne 500
18.2.1. Stale nierdzewne 500
18.2.2. Stale kwasoodporne 503
18.2.3. Stale żaroodporne . 509
18.3. Stale i stopy o dużym oporze elektrycznym 517
18.4. Stale niemagnetyczne i magnetyczne 520
18.4.1. Stale niemagnetyczne 521
18.4.2. Stale magnetyczne przenikliwe (miękkie) oraz trwałe magnetycznie 523
18.5. Stale na łożyska toczne 525
18.6. Stale resorowo-sprężynowe 525
18.7. Stale odporne na ścieranie 528
18.7.1. Stale grafityzowane -.530
18.7.2. Stale nisko- i średniostopowe odporne na ścieranie . . . 530
18.8. Stopy o specjalnych własnościach cieplnych ''. 532
18.9. Zagadnienie iskrzenia stali 533
Rozdział 19. Staliwo .534
19.1. Ogólna charakterystyka staliwa 534
19.2. Rodzaje staliw 535
19.2.1. Staliwo węglowe 535
19.2.2. Staliwo stopowe 540
19.2.3. Staliwa stopowe o specjalnym przeznaczeniu 543
19.3. Staliwo okrętowe 552
19.3.1. Staliwo według wymagań PRS-u, R ZSRR (1952 r.) oraz
INTK (1969 r.) 554
19.3.2. Odlewy staliwne na części kadłuba według przepisów
Lloyd's Register of Shipping 556
19.3.3. Staliwo według wymagań innych instytucji klasyfikacyjnych 556
Rozdział 20. Żeliwa 560
20.1. Żeliwo szare zwykłe 561
20.1.1. Skład chemiczny i struktura 561
20.1.2. Klasyfikacja i własności mechaniczne 562
20.2. Żeliwa jakościowe . 563
20.2.1. Żeliwa niskowęglowe 563
20.2.2. Żeliwa modyfikowane 564
20.2.3. Klasyfikacja i własności żeliwa szarego modyfikowanego 564
20.3. Odporność żeliw szarych na podwyższoną temperaturę . . . 567
20.4. Żeliwo sferoidalne 568
20.4.1. Własności fizyczne i mechaniczne 569
20.4.2. Przepisy ASTM 571
20.5. Żeliwo ciągliwe 572
20.5.1. Przepisy ASTM 575
20.6. Żeliwa stopowe . 577
20.7. Żeliwa według wymagań instytucji klasyfikacyjnych . . . 579
20.8. Uwagi ogólne o odlewach żeliwnych 581
Skróty nazw niektórych instytucji klasyfikacyjnych i stowarzyszeń
technicznych 584
Aneks 585
Literatura 589
