Inżynieria metali i technologie materiałowe - ebook

Autorzy

dr hab. inż. Piotr Bała, prof. AGH

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. inż. Włodzimierz Bochniak

emerytowany profesor Akademii Górniczo-Hutniczej

dr inż. Kazimierz Bolanowski

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn

prof. dr hab. inż. Zbigniew Bonderek

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Odlewnictwa

dr inż. Marian Bronicki

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych

dr hab. inż. Andrzej Ciaś, prof. AGH

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. inż. Andrzej Dziadoń

Politechnika Świętokrzyska, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn

dr inż. Rafał Dziurka

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr hab. inż. Hanna Frydrych, prof. AGH

Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr inż. Marcin Goły

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. Zofia Kalicka

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. inż. Janusz Konstanty

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr hab. inż. Krzysztof Kubiak, prof. PRz.

Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

prof. dr hab. inż. Piotr Kula

Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny

dr hab. inż. Maciej Motyka, prof. PRz.

Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa

prof. dr hab. inż. Andrzej Nowakowski

emerytowany profesor Akademii Górniczo-Hutniczej

Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr inż. Krzysztof Pańcikiewicz

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr hab. inż. Tadeusz Pieczonka

emerytowany adiunkt Akademii Górniczo-Hutniczej Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr hab. inż. Krzysztof Pieła, prof. AGH

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Metali Nieżelaznych

prof. dr hab. inż. Karol Przybyłowicz

emerytowany profesor Akademii Górniczo-Hutniczej i Politechniki Świętokrzyskiej

prof. dr hab. inż. Zbigniew Rdzawski

Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczny Technologiczny

dr hab. inż. Andrzej Romański

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. inż. Stanisław Rzadkosz

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Odlewnictwa

prof. dr hab. inż. Stanisław Jan Skrzypek

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. inż. Edmund Tasak

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

prof. dr hab. inż. Stanisław Turczyn

Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

dr inż. Jan Turek

Podkarpacka Wyższa Szkoła im. Bł. Władysława Findysza

dr inż. Jan Wesołowski

Instytut Metali Nieżelaznych

dr inż. Antoni Woźnicki

Aptiv Services Poland S.A.Autorzy i rozdziały:

dr hab. inż. Piotr Bała, prof. AGH; rozdz.: 16

prof. dr hab. inż. Włodzimierz Bochniak; rozdz.: 4

dr inż. Kazimierz Bolanowski; rozdz.: 20

prof. dr hab. inż. Zbigniew Bonderek; rozdz.: 6

dr inż. Marian Bronicki; rozdz.: 10

dr hab. inż. Andrzej Ciaś, prof. AGH; rozdz.: 7

prof. dr hab. inż. Andrzej Dziadoń; rozdz.: 11

dr inż. Rafał Dziurka; rozdz.: 1

dr hab. inż. Hanna Frydrych, prof. AGH; rozdz.: 7, 18

dr inż. Marcin Goły; rozdz.: 3

prof. dr hab. Zofia Kalicka; rozdz.: 25

prof. dr hab. inż. Janusz Konstanty; rozdz.: 17

dr hab. inż. Krzysztof Kubiak, prof. PRz.; rozdz.: 12

prof. dr hab. inż. Piotr Kula; rozdz.: 8

dr hab. inż. Maciej Motyka, prof. PRz.; rozdz.: 12

prof. dr hab. inż. Andrzej Nowakowski; rozdz.: 5

dr inż. Krzysztof Pańcikiewicz; rozdz.: 9

dr hab. inż. Tadeusz Pieczonka; rozdz.: 19, 22, 23

dr hab. inż. Krzysztof Pieła, prof. AGH; rozdz.: 14

prof. dr hab. inż. Karol Przybyłowicz; rozdz.: 1, 2, 4, 8, 16, 24

prof. dr hab. inż. Zbigniew Rdzawski; rozdz.: 13, 21

dr hab. inż. Andrzej Romański; rozdz.: 18

prof. dr hab. inż. Stanisław

Rzadkosz ; rozdz.: 6

prof. dr hab. inż. Stanisław Jan Skrzypek; rozdz.: 3, 20, 24, 25

prof. dr hab. inż. Edmund Tasak; rozdz.: 9

prof. dr hab. inż. Stanisław Turczyn; rozdz.: 5

doc. dr inż. Jan Turek; rozdz.: 2

dr inż. Jan Wesołowski; rozdz.: 15

dr inż. Antoni Woźnicki; rozdz.: 10Przedmowa do wydania drugiego, zmienionego . Stanisław J. Skrzypek, Karol Przybyłowicz

Znaczenie metali w rozwoju ludzkości

Postęp w inżynierii materiałów stwarza warunki do rozwoju cywilizacyjnego narodów całego świata. Materiały metaliczne były w przeszłości ważnymi, a nawet strategicznymi czynnikami rozwojowymi. W głębokiej przeszłości istniały przecież epoki rozwojowe cywilizacji związane z poszczególnymi metalami. Na przykład, epoka brązu zaczęła się na Bliskim Wschodzie w V tysiącleciu p.n.e. od wynalezienia brązu antymonowego (Cu-Sn i Cu-Sb). Stop ten był następnie stosowany w Egipcie oraz w Indiach (ok. 3400 r. p.n.e.) i w innych rejonach Bliskiego Wschodu. W 2800 roku p.n.e. epoka brązu rozwinęła się w Europie Południowej, a ok. 2200 r. p.n.e. – w Europie Środkowej oraz w Chinach. Antyczny brąz był stopem miedzi z cyną w stosunku 9:1. Nieco później wynaleziono stop miedzi z cynkiem, a w Europie – miedzi z ołowiem oraz miedzi z antymonem. Antyczne brązy i mosiądze stosowano do wyrobu najrozmaitszych narzędzie: siekier, dłut, motyk, sierpów, noży, młotków, mieczy, toporów, a także elementów osłonowych zbroi oraz naczyń domowych i ozdób. Rudy potrzebnych metali wydobywano w kopalniach odkrywkowych.

Epoka żelaza to okres w prehistorii bezpośrednio po epoce brązu. Jej początki datowane są na ok. 1500 r. p.n.e. Najstarsze wyroby z żelaza wykonano na Bliskim Wschodzie z przekuwanych meteorytów. Pierwotnie wytopy żelaza prowadzono w ogniskach otwartych, później – w dymarkach. Geograficzne rzecz ujmując, wyroby żelazne pojawiły się najpierw w Palestynie, potem w Egipcie, na Kaukazie, na Bałkanach i w Europie Południowej. Okres III÷V w. n.e. to epoka żelaza na obszarze Karpat. W Grecji produkcja żelaza rozwinęła się na początku I tysiąclecia p.n.e., a w Europie Środkowej – ok. 750 r. p.n.e. Masowe użycie żelaza przypada jednak na okres IV÷II w. p.n.e., kiedy przez Arystotelesa (w 350 r. p.n.e.) i przez Archimedesa (w 250 r. p.n.e.) zostały sformułowane pierwotne zasady mechaniki, co umożliwiło budowanie bardziej złożonych konstrukcji. Pierwsze ślady wytopu żelaza na ziemiach Polski sięgają VIII w. p.n.e., a w okresie I÷V w. n.e. rozwinęła się produkcja w piecach zwanych dymarkami, które przetrwały aż do średniowiecza. Starożytne hutnictwo żelaza rozwijało się nie tylko w Azji Mniejszej i Europie, lecz także, niezależnie, również w Chinach i Indiach. Z tego okresu pochodzi sławna stal damasceńska, którą zaczęto produkować ok. 300÷200 r. p.n.e. w Indiach i na Sri Lance. Około 900 r. n.e. trafiła ona na Bliski Wschód, m.in. do Uzbekistanu i Turkmenistanu oraz do Damaszku w Syrii, który w owym czasie był największym centrum handlu bronią. Sztabki stali damasceńskiej (stali wootz, wuts lub fulad) służyły do produkcji broni, której jakość ciągle budzi podziw i inspiruje do badań². W XI wieku w czasie wypraw krzyżowych broń z tej stali trafiła do Europy. Relikty starożytnego hutnictwa żelaza znaleziono też w Afryce Południowej nad rzeką Zambezi.

Można także mówić, że epoka żelaza trwa. Współcześnie bywa nazywana epoką stali i obejmuje okres parowych silników oraz wielkiego uprzemysłowienia. Bardziej współcześnie można mówić o epoce węgla i stali, która przyczyniła się nawet do utworzenia w 1952 r. wielkiego związku polityczno-gospodarczego – Wspólnoty Węgla i Stali. Warto uzmysłowić sobie, że ta wspólnota dała początek trendowi polityczno-gospodarczemu tworzenia i rozwijania Europejskiej Wspólnoty Gospodarczej zwanej obecnie Unią Europejską. Można wręcz powiedzieć, że materiały stalowe i paliwa węglowe przyczyniły się zarówno do rozwoju cywilizacyjnego, jak i do rozwoju nowych systemów polityczno-gospodarczych świata.

Warto także wspomnieć o roli metali i ich stopów w poszczególnych okresach cywilizacyjnych w aspekcie rozwoju środków płatniczych, czyli pieniądza w postaci monet i „płacideł”³. Środki płatnicze wykonywane były z metali i stopów, a niektóre z nich stanowiły ekwiwalent pieniądza. Metale szlachetne, a szczególnie złoto, znane były od początków rozwoju ludzkości i odegrały ważną rolę w rozwoju pieniądza oraz w jego stabilizowaniu poprzez wprowadzenie tzw. parytetu złota, czyli systemu waluty złotej. W latach 1844÷1939 wartość angielskiego funta i amerykańskiego dolara była oparta na parytecie złota.

Podział metali

Na 118 obecnie znanych pierwiastków chemicznych 91 to metale, a 7 innych ma odmienne cechy charakterystyczne i są nazwane półmetalami. Reszta to gazy.

Ze względu na ich właściwości metale można podzielić na:

- ● metale alkaliczne,
- ● metale ziem alkalicznych,
- ● metale przejściowe,
- ● metale ziem rzadkich,
- ● metale ferromagnetyczne: żelazo, stopy żelaza z węglem, niklem, kobaltem, kobalt, nikiel i ich stopy z aluminium,
- ● metale nieżelazne (metale kolorowe): aluminium, miedź, cynk, cyna, ołów i ich stopy (mosiądze, brązy, miedzionikle, lutowia i inne),
- ● metale szlachetne: złoto, srebro, platyna, pallad, ruten, rot, osm, iryd,
- ● metale lekkie o gęstości do 4,5 g/cm3 (aluminium, stront, cez, beryl, magnez, sód, lit, tytan),
- ● metale ciężkie o gęstości od 4,5 g/cm3 (ołów, rtęć, kadm, arsen, miedz, kobalt, chrom, kadm, żelazo, cynk, cyna, mangan, nikiel, molibden, wanad, wolfram),
- ● metale niskotopliwe (ołów, kadm, bizmut, cyna, lit);
- ● metale wysokotopliwe (wolfram, ren, osm, tantal, molibden, niob, iryd, ruten, hafn, rod, wanad, chrom);
- ● metale radioaktywne (aktyn, polon, rad, uran, radon, tor, neptun, astat, kobalt/izotop).

Często jest też spotykany podział metali wg grup układu okresowego na tytanowce, wanadowce, chromowce, manganowce, żelazowce itd.

Podstawowy podział pierwiastków metalicznych jest związany z właściwościami i ich okresowością. Ukształtowały się również inne podziały m.in. ze względu na jakąś szczególną właściwość, np. ferromagnetyzm i paramagnetyzm, twardość (materiały super twarde), łatwość tworzenia węglików (metale węglikotwórcze), łatwość tworzenia tlenków (materiały odporne na korozję). Historyczna kolejność rozwoju materiałów metalicznych skutkowała podziałem na stopy żelaza i stopy metali nieżelaznych.

Pewną akceptację w literaturze naukowej zyskał podział na materiały metaliczne i ceramiczne. Chociaż i w przy takim podziale daje się zauważyć wiele cech wspólnych – ten sam opis sieci krystalograficznych, występowanie zjawiska dyfuzji, przemian fazowych itd. Bardzo ważnym i wspólnym dla obu grup materiałów zagadnieniem są kompozyty, których dwie największe grupy składają się z osnowy metalicznej bądź ceramicznej (metal matrix composits i ceramic matrix composits). To wielka, współczesna rodzina materiałów, w której rozwój jest zaangażowana wiedza z wielu pokrewnych dziedzin nauki, m.in. chemii, krystalografii, metalurgii, fizyki, inżynierii mechanicznej, inżynierii powierzchni, tworzących współczesną inżynierię materiałową.

Przyszłość i trendy rozwojowe w inżynierii materiałów metalicznych

Ograniczone zasoby rud metali oraz coraz kosztowniejsze ich pozyskiwanie wymuszają zarówno oszczędne ich stosowanie, jak i wprowadzanie recyklingu. Przyczynia się to również do badań nad jakością i trwałością materiałów metalicznych. Także coraz bardziej ekstremalne warunki zastosowania materiałów – wzrost temperatury eksploatacji maszyn, coraz większe obciążenia i ciśnienia – wymuszają postęp w konstrukcjach i technologiach materiałowych. Skutkiem tych cywilizacyjnych wymuszeń jest ciągły wzrost wytrzymałości, odporności korozyjnej i ogólnie jakości oraz niezawodności materiałów stosowanych w wszystkich dziedzinach techniki, technologii, biotechnologii, medycyny i wielu innych.

Z przedstawionego na początku przedmowy rysu historycznego wynika, że nowy materiał może przyczyniać się do rozwoju, a nawet do skoku cywilizacyjnego. Współczesne maszyny i urządzenia, a także podbój kosmosu oraz rozwój inżynierii biomedycznej to wypadkowa postępu w myśli konstrukcyjnej i inżynierii materiałowej. Można tu przytoczyć akademickie rozważania: czy nowy materiał kreuje nowe zastosowania, czy może poszukiwanie nowego materiału wymuszane jest współczesnymi potrzebami? Brak odpowiedniego materiału do pewnych zastosowań tworzy barierę rozwoju. Przykładem może tu być wielki postęp w geologii, który dokonał się dopiero wtedy, gdy skonstruowano maszynę geologiczną do głębokich wierceń. W maszynie tej rura wiertnicza jest rozwijana ze szpuli (coiled tubing). To postęp w metalurgii stopów żelaza umożliwił produkcję odpowiednich rur i rozpowszechnienie tych urządzeń. Niestety, niektóre grupy materiałów mogą stwarzać zagrożenie nadmiernej eksploatacji środowiska. Już podjęto działania ograniczające produkcję pewnych polimerów przeznaczonych na jednorazowe opakowania i naczynia.

Od pewnego czasu prowadzone są intensywne badania nanomateriałów – materiałów nanostrukturalnych, których elementy mikrostruktury (czy raczej nanostruktury) przyjmują rozmiary rzędu nanometrów(do 200 nm).

Kolejną grupę materiałów, które będą rozwijane, a ich zastosowanie będzie coraz szersze, stanowią pianki metaliczne. Kompozyty z udziałem warstw pianki metalicznej, łącznie ze stopami lekkimi, znajdą zastosowanie w maszynach, urządzeniach transportowych i osłonach kuloodpornych.

Pewne prognozy rozwoju zapowiadają okres zerowego wzrostu gospodarczego, co stwarza kolejne wyzwania dla rozwoju techniki i technologii materiałowych. Wtedy należy się spodziewać ograniczeń ilościowych, a nawet produkcji z ciągle tej samej – jednak jakościowo przetwarzanej – ilości materiałów. Przy respektowaniu coraz wyższej jakości współcześnie istnieją dwie tendencje w produkcji: wytwarzanie coraz trwalszych maszyn, konstrukcji i urządzeń oraz – ze względu na znaczący rozwój technologii recyklingu – wytwarzanie wszelkiego rodzaju dóbr o ograniczonej, ustalonej trwałości. W obu przypadkach ważną rolę odgrywają materiały. W pierwszym przypadku trwałość maszyny w znacznym stopniu jest determinowana trwałością materiałów. W drugim przypadku materiały metaliczne w znacznym stopniu nadają się do recyklingu i poza nielicznymi wyjątkami nie zagrażają środowisku. W wielu dziedzinach możliwy jest 100-procentowy odzysk materiałów z wyeksploatowanych urządzeń. Jednak pozostaje otwarta kwestia, kiedy i w jakim stanie swojego technicznego i eksploatacyjnego życia maszyna powinna być poddana recyklingowi. Takie decyzje powinny być podejmowane na podstawie inżynierskiej analizy przetwarzania eksploatowanej maszyny w nową, uwzględniającej zarówno kwestie ekologiczne, energetyczne, technologiczne, ekonomiczne, a także estetyczne.

O literaturze przedmiotu

W literaturze polskiej istnieją stosunkowo bogate książkowe opisy żelaza i stali⁴ oraz inżynierii stopów żelaza⁵. Nawet tak skonstruowane książki w mniejszym lub większym zakresie ujmują opisy metali, a nawet niemetali (jak węgiel, bor, azot) z tytułu stosowania ich jako pierwiastków stopowych. Natomiast książki z zakresu metaloznawstwa czy materiałoznawstwa⁶ zawierają rozdziały poświęcone stopom żelaza i typowych metali nieżelaznych. Zakres surowcowy i geologiczny poszczególnych metali omówiony został w serii surowce mineralne świata⁷.

W książkach Leszka A. Dobrzańskiego⁸ metale i stopy metali są przedstawione całościowo i to ujęcie jest najbliższe praktyce inżynierskiej. Podobne podejście można zauważyć w książce Przetwórstwo metali. Plastyczność a struktura pod red. Eugeniusza Hadasika⁹ i w książce Tadeusza Szuckiego¹⁰.

Natomiast stosunkowo niebogate są książkowe opracowania dotyczące inżynierii stopów metali kolorowych (nieżelaznych). Wyjątek stanowi tu ostatnia pozycja książkowa Leszka A. Dobrzańskiego¹¹, Metaloznawstwo opisowe stopów metali nieżelaznych, i monograficzne opracowanie Tadeusza Karwana¹² na temat miedzi, Andrzeja Dziadonia¹³ o magnezie, Macieja Motyki¹⁴ o tytanie oraz Krzysztofa Tubielewicza, Wiktora Błaszczuka i Rościsława Melechowa¹⁵ o cyrkonie.

Najstarszą pozycją książkową w języku polskim z zakresu inżynierii i technologii metali była praca Iwana Feszczenko-Czopiwskiego pt. Metaloznawstwo, części 1–3, wydane nakładem Wydawnictwa Państwowych Wytwórni Uzbrojenia w Warszawie w latach 1930– 1936. Wspomnieć tu można również o inż. Janie Czochralskim, którego publikacje z obszaru metalurgii i fizyki ciała stałego – chociaż w języku niemieckim – należą do najczęściej cytowanych. Pierwszy podręcznik Kornela Wesołowskiego na temat metaloznawstwa ukazał się w 1938 r., a w okresie niemieckiej okupacji był wznowiony przez powielanie¹⁶. Po II wojnie światowej ukazały się książki Fryderyka Stauba¹⁷, Tadeusza Malkiewicza¹⁸, a później prace Karola Przybyłowicza¹⁹, które dotyczyły ogólnych zagadnień metaloznawczych. Nie było dotychczas książki, która opisywałaby metale kompleksowo: od procesów metalurgicznych ekstrakcji przez odlewnictwo, przetwórstwo do inżynierii ich stopów i zastosowania.

W literaturze anglojęzycznej klasyczną pozycją w tym zakresie jest książka pod redakcją Roberta W. Cahna oraz Petera Haasena²⁰ i wielotomowe opracowanie Metals Handbook. Również ukazały się monograficzne opracowania na temat niektórych metali np. miedzi²¹.

Chociaż jasno z wymienionej literatury wynika, że obie główne grupy materiałów metalicznych – żelaznych i kolorowych – stanowią jedność, to jednak z wielu powodów ów podział jest respektowany.

Ciągły rozwój stopów metalicznych, ciągłe wyzwania stawiane nowym materiałom i nowym zastosowaniom wymagają nieustannego uzupełniania wiedzy inżynierii materiałowej, ujmowania charakterystyki materiałów w sposób dogodny dla konstruktora z jednej strony, a równocześnie wnoszący inspirację do rozwoju inżynierii materiałowej. Wśród nowych, ważnych materiałów można wyróżnić materiały funkcjonalne, biomateriały, materiały na maszyny do przeróbki produktów spożywczych, na maszyny dla przemysłu farmaceutycznego, dla lotnictwa, na maszyny do poszukiwań geologicznych, na aparaturę chemiczną, dla przemysłu paliwowego dla energetyki itd. Każda dziedzina techniki jest ściśle związana ze specjalną grupą materiałów, które wzajemnie napędzają swój rozwój, co w konsekwencji przyczynia się do postępu cywilizacyjnego. Intensywny rozwój materiałów dla techniki i medycyny obejmuje obecnie takie dziedziny, jak inżynieria biomedyczna, budowa środków transportu, kosmonautyka i energetyka. Aplikacyjny sposób opisu materiałów metalicznych skłania do ujmowania ich w jednolitym systemie technologii metalurgicznych, przetwórczych i charakteryzowania właściwości. Wtedy konstruktorzy dostają informacje o stanie wiedzy na temat współczesnych materiałów i mają możliwość dokonania wyboru optymalnego materiału do zrealizowania współczesnych pomysłów konstrukcyjnych.

O książce

Układ książki jest oparty na pewnej tradycji szkoły krakowskiej. Można tu przypomnieć podręczniki Tadeusza Malkiewicza i Karola Przybyłowicza. Zasadnicze rozdziały merytorycznie dotyczące poszczególnych metali i ich stopów zostały poprzedzone rozdziałami ogólnymi o technologiach i procesach podstawowych z punku widzenia wytwarzania metali i stopów, ich przeróbki i obróbki jak: istota krystalicznej budowy metali, krystalizacja i układy równowagi podwójnej, obróbka plastyczna czy metalurgia proszków. Są one może nieco mniej ważne z punktu widzenia przeglądu oferty materiałowej i charakteryzowania poszczególnych metali, ale są niezbędne dla lepszego rozumienia właściwości metali i stopów, co może się przyczyniać do większej kreatywności Czytelnika w zakresie coraz to nowszych stopów, ciągłego polepszania ich właściwości i coraz nowszych zastosowań. Te wstępne rozdziały przyczyniły się do tego, że oddawaną do rąk Czytelnika książkę można nazywać inżynierią metali i technologii materiałowych. Jest tu przedstawiony pewien zakres zjawisk fizyko-chemicznych dotyczących ciał stałych, są opisane ich właściwości i stosowane operacje technologiczne, które razem ze współczesną techniką dają możliwości projektowania i wykonywania konstrukcji oraz elementów maszyn z coraz lepszych materiałów metalicznych.

Mamy nadzieję, że podręcznik niniejszy wypełni lukę, jaka istnieje na rynku wydawniczym, i przyczyni się do lepszego poznania specyfiki metali i stopów oraz upowszechnienia wiedzy w tej dziedzinie. Powinien też pomóc w bardziej świadomym stosowaniu materiałów metalicznych w praktyce inżynierskiej.

Użytkowników książki prosimy o uwagi dotyczące treści, które można kierować bezpośrednio do autorów lub redaktorów. Będą one uwzględnione przy opracowaniu ewentualnego wznowienia wydawniczego.

Podziękowania

Książka ukazuje sie w jubileuszowym roku 100-lecia powołania Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Wyrazy podziękowania kierujemy do obecnych władz AGH, w szczególności do J.M. Rektora, prof. dr hab. inż. (HC) Tadeusza Słomki, za finansowe wsparcie tego wydania. Redaktorzy przedkładanej książki dziękują wszystkim Autorom poszczególnych rozdziałów za udział w tym przedsięwzięciu. Równocześnie liczymy na kolejne i systematyczne uzupełnienia celem wznowienia wydania. Ta książka, choć obszerna, nie wyczerpuje w pełni założonej tematyki, co sprawia pewien niedosyt, który może być siłą napędową wnoszenia uzupełnień. Z satysfakcją jednak przekazujemy Czytelnikowi książkę, która zgodnie z naszą intencją będzie służyła nie tylko w dydaktyce inżynierii materiałowej, ale też w praktyce inżynierskiej w technice i technologii.

Serdeczne podziękowania kierujemy również do mgr. inż. Kamila Nawojowskiego, mgr. Krzysztofa Chruściela, dr. inż. Adama Bunscha i mgr. inż. Mieczysława Choroszyńskiego za pomoc edytorską, graficzną i za udostępnianie publikacji, a redaktorom Wydawnictwa Naukowego PWN – za cenne uwagi.

Stanisław J. Skrzypek i Karol PrzybyłowiczPrzypisy

Znaczenie materiałów metalicznych w historycznych epokach rozwoju i we współczesnej technice i technologii

1 Jest to zmodyfikowany skrót wykładu prof. A. Maciejnego z okazji nadania mu tytułu Doktora Honoris Causa Politechniki Śląskiej, zamieszczonego w okolicznościowym wydaniu książki Od metalografii do nauki o materiałach i inżynierii materiałowej, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1999 (za zgodą autora odpowiednie zmiany opracowali S.J. Skrzypek i K. Przybyłowicz).

Przedmowa do wydania drugiego, zmienionego

2 Taleff E.M., Bramfitt B.L., Syn C.K., Lesuer D.R., Wadsworth J., Sherby O.D.: Processing, structure, and properties of a rolled ultrahigh-carbon steel plate exhibiting a damask pattern, Materials Characterization, 46(1): 11–18, 2001.

3 Zaitz E.: Wstepne wyniki badań archeologicznych skarbu grzywien siekieropodobnych z ul. Kanoniczej 13 w Krakowie, Materiały Archeologiczne, XXI, 97÷124, 1981, Muzeum Archeologiczne w Krakowie, ISSN 0075-7039.

4 Malkiewicz T.: Metaloznawstwo stopów żelaza, PWN, Warszawa–Kraków 1976, także Pacyna J.: Stale i wyroby hutnicze, Wydawnictwo Rolls-Rolls Inc., Kraków 2016.

5 Przybyłowicz K.: Nowoczesne Metaloznawstwo, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2012; Blicharski M.: Wstęp do inżynierii materiałowej, WNT, Warszawa 2000; Adamczyk J.: Inżynieria wyrobów stalowych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2000.

6 Wesołowski K.: Metaloznawstwo i obróbka cieplna, WNT, Warszawa 1981; Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo, WNT, Warszawa 2007.

7 Na przykład: Nikiel-Ni, Kobalt-Co, Surowce mineralne świata, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1984.

8 Dobrzański L.A.: Metalowe materiały inżynierskie, WNT, Gliwice–Warszawa 2004; Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT, Warszawa 2006.

9 Przetwórstwo metali. Plastyczność a struktura, pod red. E. Hadasika, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2006, s. 147–162.

10 Szucki T.: Inżynieria materiałowa – materiałoznawstwo, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.

11 Dobrzański L.A.: Metaloznawstwo opisowe stopów metali nieżelaznych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej. Gliwice 2008.

12 Karwan T.: Polskie złoto : profesor Tadeusz Karwan o miedzi, Wydawnictwo DRUK-Ar, Głogów 2012.

13 Dziadoń A.: Magnez i jego stopy, Monografie Studia Rozprawy, M28, Politechnika Świętokrzyska
Kielce 2012.

14 Motyka M.: Proces cieplno-plastyczny kształtowania morfologii składników fazowych mikrostruktury oraz
plastyczności dwufazowych stopów tytanu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2015.

15 Tubielewicz K., Błaszczuk W., Melechow R.: Technologiczne właściwości cyrkonu, Politechnika Częstochowska,
Częstochowa 2001.

16 Wesołowski K.: Ćwiczenia z metaloznawstwa. Warszawa ; skrypt był przeznaczony dla słuchaczy Państwowej Szkoły Budowy Maszyn II stopnia.

17 Stoub F.: Metaloznawstwo (z atlasem), wyd. 2, PWN, Gliwice 1952.

18 Malkiewicz T.: Obróbka cieplna stali, Skrypty dla szkół wyższych AGH T68, PWN Kraków 1954.

19 Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo teoretyczne, Wydawnictwo AGH, Kraków 1973 (8 wydań).

20 Physical metallurgy, pod red. R.W. Cahna i P. Haasena, wyd. 4, North-Holland Publishing Company, Amsterdam 1996.

21 ASM Specialty Handbook: Copper and copper alloys, pod red. J.R. Davisa, ASM International, Materials Perk, OH, 2001.

Rozdział 1

1 Liczba atomowa Z określa, ile protonów znajduje się w jądrze danego atomu. Jest równa liczbie elektronów niezjonizowanego atomu. W symbolicznym zapisie jest w lewym dolnym indeksie:, gdzie A – liczba masowa (równa liczbie nukleonów (czyli protonów i neutronów) w jądrze atomu), Z – liczba atomowa, X – symbol pierwiastka. W tej książce na oznaczenie liczby atomowej będzie często używany skrót l.a.

2 W skrócie l.k.

Rozdział 2

1 V-L-S od ang. Vapor-Liquid-Solid (para-ciecz-faza stała).