165

Opracowa³: Marek Mazur

Æwiczenie 19

BADANIA MIKROSKOPOWE

STALI STOPOWYCH KONSTRUKCYJNYCH

1. CEL ÆWICZENIA

Celem æwiczenia jest zapoznanie siê z podstawowymi wiadomoœciami dotycz¹cymi

stali stopowych konstrukcyjnych oraz charakterystyk¹ ich sk³adników strukturalnych.

2. WIADOMOŒCI PODSTAWOWE

Stalami stopowymi nazywamy stale, które poza ¿elazem, wêglem i zwyk³ymi do-

mieszkami (Mn, Si, P, S) zawieraj¹ inne, specjalnie wprowadzone sk³adniki lub pod-

wy¿szone zawartoœci Mn i Si. Te celowo wprowadzone sk³adniki nosz¹ nazwê dodat-

ków stopowych. Dziêki wprowadzeniu do stali dodatków stopowych mo¿na uzyskaæ:

– wysokie w³asnoœci mechaniczne i technologiczne

– zwiêkszon¹ hartownoœæ

– wysok¹ twardoœæ i odpornoœæ na œcieranie

– okreœlone w³asnoœci fizyczne i chemiczne takie jak odpornoœæ na korozjê, ¿aro-

odpornoœæ, ¿arowytrzyma³oœæ, itp.

W zale¿noœci od dodatków stopowych przyjêto nazwy stali np.: stale chromowe,

stale chromowo-niklowe, stale manganowe, stale wolframowe, stale niklowe itd.

Pierwiastki stopowe zwykle wystêpuj¹ w stali w postaci:

– rozpuszczonej (w ferrycie lub austenicie): Si, Ni, Co, Cr, Mo i inne

– jako wêgliki: Nb, Zr, Ti, V, W, Mo, Cr

Znacznie rzadziej wystêpuj¹ we wtr¹ceniach niemetalicznych, w zwi¹zkach miê-

dzymetalicznych czy te¿ w stanie wolnym, np. Pb.

Pierwiastki stopowe rozpuszczone w ferrycie podwy¿szaj¹ wytrzyma³oœæ na roz-

ci¹ganie, granicê plastycznoœci i twardoœæ stali a obni¿aj¹ jej w³asnoœci plastyczne.

Wêgliki stopowe powoduj¹ wzrost wytrzyma³oœci i twardoœci stali, przy czym de-

cyduj¹cym czynnikiem jest zale¿ny od uprzedniej obróbki cieplnej i sk³adu chemiczne-

go stali, stopieñ ich dyspersji. Pierwiastki wêglikotwórcze mog¹ w stalach wystêpo-

waæ w postaci zarówno roztworu sta³ego jak i wêglików. Zale¿y to od zawartoœci

wêgla w stali, jak i jednoczesnego wystêpowania innych pierwiastków wêglikotwór-

czych. Przyk³adowo: stal z ma³¹ zawartoœci¹ wêgla i du¿¹ pierwiastka stopowego –

166

po zwi¹zaniu wêgla przez œciœle okreœlon¹ iloœæ pierwiastka stopowego i utworzeniu

wêglików stopowych nadmiar pierwiastka stopowego rozpuœci siê w ferrycie.

Wprowadzenie do stopów Fe-C pierwiastków stopowych powoduje zmiany w wy-

gl¹dzie uk³adu równowagi Fe-Fe

3

C. Zmiany te s¹ tym wiêksze im wiêksza jest za-

wartoœæ dodatków stopowych. Dotyczy to zarówno temperatur przemian fazowych

jak i zawartoœci wêgla w punktach charakterystycznych np. 0,8% C, 2,11% C itp.

Z uwagi na powy¿sze, ustalaj¹c obróbkê ciepln¹ stali stopowych musi siê œciœle

podawaæ temperatury poszczególnych zabiegów a ze wzglêdu na fakt, ¿e przy prze-

mianach fazowych wystêpuje dyfuzja pierwiastków stopowych nale¿y tak¿e uwzglêd-

niaæ zwykle d³u¿sze ni¿ dla stali wêglowych czasy zabiegów cieplnych. Nie mo¿na

korzystaæ z temperatur z uk³adu równowagi fazowej Fe-C, lecz z wykresów czas-

-temperatura-przemiana (CTP) opracowanych dla ka¿dego gatunku stali stopowych.

2.1. Wymagania stawiane stalom konstrukcyjnym

Stalami konstrukcyjnymi nazywamy stale wêglowe i stopowe, u¿ywane do budo-

wy konstrukcji stalowych, do wyrobu czêœci maszyn, urz¹dzeñ i ró¿nego rodzaju po-

jazdów. Umowna temperatura ich stosowania to -40°C do +300°C, (233 do 573 K),

zaœ œrodowisko pracy nie mo¿e byæ chemicznie agresywne.

Norma PN-91/H-01010/03 (tabl.19.1) okreœla górn¹ granicê zawartoœci pierwiast-

ków, po przekroczeniu której dany pierwiastek mo¿e byæ uwa¿any za dodatek stopowy.

Tablica 19.1

Dopuszczalne zawartoœci pierwiastków w stalach wêglowych

Mn % Si % Ni % Cr %

W % Co % Cu % Al % Mo % V % Ti %

0,8

0,4

0,3

0,3

0,2

0,2

0,2

0,1

0,05

0,05

0,05

Przydatnoœæ stali konstrukcyjnych do okreœlonego ich zastosowania ocenia siê na

podstawie badañ w³asnoœci mechanicznych przeprowadzonych przy temperaturze

pokojowej lub dodatkowo przy innej temperaturze zalecanej warunkami ich pracy.

Najbardziej istotnym kryterium wytrzyma³oœciowym jest stosunek R

e

/R

m

. 100%, któ-

ry dla stali ulepszanych cieplnie osi¹ga wartoœæ 90 do 95% (co oznacza, ¿e konstruk-

cja stalowa nie odkszta³ca siê plastycznie w czasie pracy). Je¿eli natomiast konstruk-

cja musi byæ wyj¹tkowo sztywna, wtedy przy obliczeniach w miejsce R

e

stosuje siê

wartoœæ granicy sprê¿ystoœci R

s

.

Z uwagi na fakt, ¿e wskazniki w³asnoœci mechanicznych nie daj¹ jednoznacznej

informacji o odpornoœci stali na pêkanie (zw³aszcza kruche) wprowadza siê obecnie

zarówno do oceny tej w³asnoœci jak te¿ do obliczeñ konstrukcyjnych now¹ sta³¹ mate-

ria³ow¹ K

IC

(krytyczny wspó³czynnik intensywnoœci naprê¿eñ przy p³askim stanie

167

odkszta³cenia) lub zwi¹zane z ni¹ wielkoœci np. krytyczna wielkoœæ rozwarcia pêkniê-

cia (ang.COD) i inne. Wielkoœci te wyznaczane siê metodami mechaniki pêkania.

Wa¿n¹ informacj¹ jest tak¿e wartoœæ temperatury przejœcia stali ze stanu plastycz-

nego w kruchy (TPK) czyli zakresu temperatury, poni¿ej której materia³ traci podat-

noœæ na odkszta³cenia plastyczne i pojawia siê niebezpieczeñstwo jego kruchego pê-

kania. Wyznacza siê j¹ zwykle z próby udarnoœci przy czym stosowane s¹ ró¿ne

kryteria oceny TPK, np. minimalna wartoœæ udarnoœci na okreœlonym poziomie (naj-

czêœciej 30 J/cm

2

) lub procentowy udzia³ prze³omu ci¹gliwego i kruchego na powierzchni

z³amanej próbki udarnoœciowej (np. 50%).

Na ci¹gliwoœæ stali w niskich temperaturach silny wp³yw maj¹ takie czynniki jak:

sk³ad chemiczny ( nikiel i mangan najsilniej przesuwaj¹ próg kruchoœci do ni¿szych

temperatur, zaœ fosfor w kierunku temperatur dodatnich), wielkoœæ ziarna (stale drob-

noziarniste maj¹ próg kruchoœci ni¿szy od stali gruboziarnistych), obróbka cieplna.

Dobór stali konstrukcyjnych uzale¿nia siê równie¿ od ich hartownoœci, któr¹ to

w³asnoœæ zwiêkszaj¹ wszystkie (za wyj¹tkiem Co) rozpuszczone w austenicie pier-

wiastki stopowe. Nale¿y sobie zdawaæ sprawê z tego, ¿e:

– zastosowanie stali o niedostatecznej hartownoœci nie pozwoli osi¹gn¹æ optymal-

nych w³asnoœci po obróbce cieplnej,

– zastosowanie stali o zbyt du¿ej hartownoœci stanowi marnotrawstwo dodatków sto-

powych i niepotrzebnie powiêksza koszt wyrobu.

Z uwagi na fakt, ¿e stale stopowe konstrukcyjne stosuje siê zwykle w stanie ulep-

szonym cieplnie, najkorzystniejsz¹ kombinacjê wysokiej granicy plastycznoœci przy

dostatecznej ci¹gliwoœci maj¹ struktury martenzytu odpuszczonego oraz sorbitu. Sto-

sowane s¹ tak¿e stale o strukturze bainitycznej i ferrytyczno-perlitycznej. W³aœciwy

dobór struktury uwarunkowany jest wymaganiami, jakie siê stawia elementom kon-

strukcyjnym.

2.2. Oznaczenia stali stopowych konstrukcyjnych

Gatunek stali stopowych konstrukcyjnych oznacza siê, zgodnie z Polskimi Norma-

mi, znakiem stali sk³adaj¹cym siê z liczby dwucyfrowej okreœlaj¹cej przybli¿on¹ za-

wartoœæ wêgla w setnych czêœciach procenta i litery lub kilku liter okreœlaj¹cych do-

datki stopowe, których zawartoœæ w stali jest nie wiêksza od ok. 1,5%. Przy wiêkszej

zawartoœci dodatków stopowych po literze oznaczaj¹cej pierwiastek stopowy stawia

siê cyfrê okreœlaj¹c¹ zawartoœæ tego pierwiastka w procentach (w zaokr¹gleniu do

liczby ca³kowitej).

Dodatki stopowe w znakach stali stopowych konstrukcyjnych oznaczane s¹ nastê-

puj¹co:

chrom – H, nikiel – N, wolfram – W, molibden – M, mangan – G, wanad – F, kobalt –

K, aluminium – J, krzem – S, tytan – T, bor – B. Dodanie litery A na koñcu znaku

oznacza stal wy¿szej jakoœci. W niektórych przypadkach np. przy stalach spawalnych

168

o podwy¿szonej wytrzyma³oœci na koñcu oznaczenia podawane s¹ symbole chemicz-

ne pierwiastków wprowadzonych do stali w postaci mikrododatków (do ok. 0,1%).

Stale na ³o¿yska toczne oznaczane s¹ liter¹ £, nastêpnie liter¹ H i liczb¹ okreœlaj¹c¹

przybli¿on¹ zawartoœæ chromu w dziesi¹tych czêœciach procenta. Wystêpuj¹ce na

koñcu oznaczenia litery S lub G oznaczaj¹ podwy¿szon¹ zawartoœæ krzemu lub mana-

ganu w tych stalach.

2.3. Podzia³ stali stopowych konstrukcyjnych

Podstawowymi grupami stali stopowych konstrukcyjnych s¹:

– stale niskostopowe o podwy¿szonej wytrzyma³oœci,

– stale do ulepszania cieplnego,

– stale sprê¿ynowe,

– stale do utwardzania powierzchniowego (nawêglania, azotowania, hartowania po-

wierzchniowego),

– stale na ³o¿yska toczne.

Oddzieln¹ grupê stanowi¹ stale do pracy przy bardzo niskich temperaturach oraz

stale na konstrukcje pracuj¹ce przy wy¿szych temperaturach, nie powoduj¹cych jesz-

cze intensywnego utleniania, a zatem stale, o których zastosowaniu decyduj¹ jeszcze

w³asnoœci mechaniczne a nie np. odpornoœæ na korozjê gazow¹.

2.4. Krótkie charakterystyki poszczególnych grup stali

2.4.1. Stale niskostopowe o podwy¿szonej wytrzyma³oœci (SSPW)

Do tej grupy zalicza siê stale spawalne stosowane do budowy konstrukcji przemy-

s³owych, statków, zbiorników ciœnieniowych, ruroci¹gów, nadwozi pojazdów, mostów,

zbrojenia betonów itp. Charakteryzuje je dobra spawalnoœæ co powoduje, ¿e ich sk³ad

chemiczny podlega ograniczeniom i jest dobierany z uwzglêdnieniem wartoœci równo-

wa¿nika wêgla obliczanego wg. wzoru:

(1)

gdy C

e

< 0,45% to stal jest spawalna bez ¿adnych ograniczeñ. Stale o wiêkszym

równowa¿niku wêgla wymagaj¹ podgrzewania przed spawaniem, regulowanego ch³o-

dzenia albo wy¿arzania po spawaniu. Z tego powodu stale te maj¹ ograniczon¹ za-

wartoœæ wêgla do 0,20 %, przy czym obecnie d¹¿y siê do jego ograniczenia nawet do

0,10 %. Wysokie wartoœci Re (> 300 MPa) i Rm (> 500 MPa) przy tak niskiej zawar-

toœci wêgla otrzymuje siê, przede wszystkim, poprzez rozdrobnienie ziarna (rys. 19.1),

utwardzenie roztworu sta³ego ferrytu (manganem) jak i utwardzenie wydzieleniowe

wêglikami i wêglikoazotkami wprowadzonych mikrododatków (hamowanie rozrostu

169

ziarna). Stale SSPW poddaje siê

wy¿arzaniu normalizuj¹cemu lub

ulepszaniu cieplnemu. Korzystne

jest stosowanie zabiegów regulo-

wanego walcowania czyli œwia-

domego obni¿ania temperatury

walcowania podczas kolejnych

przejœæ walcowniczych, co tak¿e

nie dopuszcza do rozrostu ziaren.

Ze wzglêdu na sk³ad chemicz-

ny i strukturê mo¿na wyró¿niæ

nastêpuj¹ce grupy stali SSPW:

– zawieraj¹ce Mn i mikrododat-

ki: Al, V, Ti, Nb i N, o struktu-

rze ferrytyczno-perlitycznej np.:

09G2, 15GA, 18G2, 15G2ANb,

15G2ANNb, 18G2AV itp. (wg PN-86/H-84018),

– zawieraj¹ce Mn (do 2,5%), Si (do 1,5%) i mikrododatki Nb, V, Zr i Ce o strukturze

ferrytyczno-martenzytycznej ( tzw. dual phase steel) charakteryzuj¹ce siê wyso-

k¹ wytrzyma³oœci¹ (R

m

> 600 MPa), dobr¹ plastycznoœci¹ (A ~ 30%) i bardzo

dobr¹ podatnoœci¹ do g³êbokiego t³oczenia,

– stale wielofazowe np. ferrytyczno-martenzytyczno-bainityczne o sk³adzie chemicz-

nym zbli¿onym do stali z pierwszej grupy lecz poddanych obróbce cieplno-plastycz-

nej o œciœle okreœlonych parametrach, co powoduje, ¿e maj¹ one znacznie lepsze

w³asnoœci technologiczne od pozosta³ych stali SSPW.

2.4.2. Stale stopowe do ulepszania cieplnego

Do tej grupy zalicza siê stale przeznaczone na elementy konstrukcji i czêœci ma-

szyn podlegaj¹ce du¿ym obci¹¿eniom mechanicznym, np. wa³y, ko³a zêbate, korbowo-

dy, oprawy narzêdzi sk³adanych z czêœci¹ robocz¹ z wêglików spiekanych. Charakte-

ryzuje je œrednia lub du¿a hartownoœæ wyra¿ona œrednic¹ krytyczn¹ (po hartowaniu w

wodzie) od ok. 30 do 80 mm. Nale¿¹ tu stale niskostopowe o zawartoœci wêgla ok.

0,25 – 0,5% (decyduj¹cego o w³asnoœciach wytrzyma³oœciowych) oraz dodatków sto-

powych, których g³ównym celem jest nadanie stali okreœlonej hartownoœci takich, jak:

Mn, Cr, Si, Mo, Ni, V i W, w ³¹cznym stê¿eniu nie przekraczaj¹cym 3 do 5%. Molib-

den i wanad powoduj¹ dodatkowo zmniejszenie wra¿liwoœci na kruchoœæ odpuszcza-

nia stali.

Ze wzglêdu na zawartoœæ g³ównego dodatku stopowego wyró¿niæ mo¿na nastê-

puj¹ce grupy stali:

Rys.  19.1.

Zale¿noœæ granicy plastycznoœci (R

e

) i progu kruchoœci

(T

pk

) stali od wielkoœci ziarna

Tp

k [°

C]

T

Re

wielkoϾ ziarna, d-1/2 [mm-1/2]

-150

100

200

300

400

-200

20

15

10

5

0

-100

-50

0

50

R

e [M

P

a]

pk

170

– manganowe, np.: 30G2, 45G2, 35SG,
– chromowe, np.: 30H, 37HS, 30HGS, 25HM, 40H2MF, 38HNM, 37HGNM,

45HNMF, 30HGSNA, 25H2N4WA,

– krzemowe, np. 65S2WA.

Za³o¿one w³asnoœci wyrobów ze stali stopowych do ulepszania cieplnego uzyskuje

siê po obróbce cieplnej polegaj¹cej na hartowaniu i odpuszczaniu. Niekiedy dopuszcza

siê stosowanie hartowania izotermicznego. Zró¿nicowanie w³asnoœci warstwy wierzch-

niej i rdzenia jest mo¿liwe metodami hartowania powierzchniowego lub obróbki ciepl-

no-chemicznej.

2.4.3. Stale sprê¿ynowe

Materia³ na sprê¿yny powinien charakteryzowaæ siê nastêpuj¹cymi w³asnoœciami:

– bardzo dobre w³asnoœci sprê¿yste, a wiêc wysoka granica sprê¿ystoœci,
– du¿a wartoœæ stosunku Rs do Re i Rm,

– pewne minimum plastycznoœci aby w razie przekroczenia granicy sprê¿ystoœci nie

wystêpowa³o kruche pêkanie materia³u,

– du¿a wytrzyma³oœæ na zmêczenie wa¿na zw³aszcza dla sprê¿yn i resorów pojaz-

dów mechanicznych.

Nale¿¹ tu stale o zawartoœci wêgla ok. 0,5 do 0,7%. Podstawowym pierwiastkiem

stopowym w tych stalach jest Si, który zasadniczo zwiêksza Rs, Re i Rm, równocze-

œnie niekorzystnie obni¿aj¹c ich hartownoœæ. Wiêksz¹ hartownoœci¹ charakteryzuj¹

siê stale sprê¿ynowe manganowe lub stale z dodatkiem chromu, wanadu (mog¹ pra-

cowaæ nawet do temp. 300°C).

Ze wzglêdu na zawartoœæ g³ównego dodatku stopowego wyró¿niæ mo¿na nastê-

puj¹ce grupy stali:

– krzemowe, np. 45S, 50S2,60S2A, 60SG, 60SGH,
– manganowe, np. 65G,
– chromowe, np. 50HG, 50HS, 50HF.

Obróbka cieplna sprê¿yn i resorów polega na hartowaniu i œrednim odpuszczaniu,

przy czym wa¿ne jest aby powierzchnia wyrobu nie zosta³a odwêglna i by³a wolna od

wad powierzchniowych. Dodatkowo pióra resorów mo¿na poddaæ œrutowaniu lub

m³otkowaniu aby wprowadziæ naprê¿enia œciskaj¹ce zwiêkszaj¹ce odpornoœæ na zmê-

czenie stali.

2.4.4. Stale stopowe do utwardzania powierzchniowego

A. Stale stopowe do nawêglania

Stale do nawêglania stanowi¹ najliczniejsz¹ grupê gatunków poza stalami do ulep-

szania cieplnego. S¹ to stale niskostopowe charakteryzuj¹ce siê ma³¹ zawartoœci¹

171

wêgla – do 0,25%, zapewniaj¹c¹ ci¹gliwoœæ rdzenia wyrobu w stania zahartowa-

nym i niskoodpuszczonym, oraz zwykle niewielkim dodatkiem chromu – 1 do 2%.

Dodatkowo stale te mog¹ zawieraæ Ni (do 3,5%), Mo (do 0,3%), W (1,0%)

i Ti (0,1%). Dodatki stopowe zwiêkszaj¹ hartownoœæ, zapewniaj¹ wymagane w³a-

snoœci wytrzyma³oœciowe rdzenia wyrobu, zapobiegaj¹ rozrostowi ziarna i zmniej-

szaj¹ naprê¿enia hartownicze. Oznaczenia typowych gatunków – przedstawicieli

poszczególnych grup stali stopowych do nawêglania – s¹ nastêpuj¹ce: 15H, 16HG,

15HGM, 15HGN, 15HN, 20HNM, 18H2N4WA.

Najwy¿sze w³asnoœci wytrzyma³oœciowe i wysokie w³asnoœci plastyczne rdzenia

wykazuj¹ stale chromowo-niklowe, korzystnie z dodatkiem Mo, a szczególnie W.

Obróbka cieplna polega na hartowaniu z temperatury nawêglania z niskim odpusz-

czaniem.

B. Stale stopowe do azotowania

Azotowanie pozwala otrzymaæ cienk¹, tward¹ i odporn¹ na œcieranie warstwê

powierzchniow¹ o zwiêkszonej odpornoœci na korozjê. Twardoœæ warstwy wierzch-

niej, jak i wytrzyma³oœæ rdzenia powinny byæ wiêksze od uzyskiwanych w wyniku

nawêglania i obróbki cieplnej. Podstawowymi sk³adnikami stali do azotowania s¹

Cr, Mo i Al. Zawartoœci wêgla (0,25 do 0,40%) s¹ tak dobierane aby po ulepszaniu

cieplnym zapewniæ w³aœciw¹ wytrzyma³oœæ rdzenia wyrobu. Polska Norma PN-

89/H-84030/03 zaleca stosowanie trzech gatunków stali do azotowania tj. 38HMJ,

33H3MF i 25H3M. Azotowanie jest ostatni¹ operacj¹ w procesie technologicz-

nym stosowan¹ dla przedmiotów zahartowanych i wysoko odpuszczonych (zwy-

kle w temperaturze wy¿szej od temperatury azotowania).
Niekiedy w grupie stali do utwardzania powierzchniowego oddzielnie wyró¿nia siê

stale do hartowania powierzchniowego. Jednak¿e Polska Norma nie przewiduje stali

przeznaczonych tylko do takiej obróbki, gdy¿ w zasadzie hartowaæ powierzchniowo

mo¿na stale do ulepszania zawieraj¹ce co najmniej 0,3% C.

2.4.5. Stale na ³o¿yska toczne

Z uwagi na zastosowanie do stali konstrukcyjnych zalicza siê równie¿ stale na

³o¿yska toczne, chocia¿ ich sk³ad chemiczny (do 1,0% C) odpowiada stalom narzê-

dziowym. Powinny charakteryzowaæ siê bardzo du¿¹ twardoœci¹, odpornoœci¹ na œcie-

ranie, jednorodnoœci¹ struktury (równomiernie rozmieszczone, sferoidalne wêgliki),

wysokim stopniem czystoœci (max. 0,027%P i 0,020%S) oraz hartownoœci¹ zapew-

niaj¹c¹ wystêpowanie struktury martenzytycznej na ca³ym przekroju. Podstawowym

pierwiastkiem stopowym w tych stalach jest chrom (1,5%) oraz dodatki Mn (do 1%)

i Si (do 0,6%), maj¹ce na celu zwiêkszenie hartownoœci. Polska Norma (PN-74/H-

84041) przewiduje dwa gatunki stali stopowych na ³o¿yska toczne tj. £H15 i £H15SG.

Obróbka cieplna polega na hartowaniu w oleju i niskim odpuszczaniu (180°C).

Bie¿nie ³o¿ysk wielkogabarytowych wykonuje siê ze stali do nawêglania.

172

2.4.6. Stale do pracy przy niskich temperaturach

Charakteryzuj¹ siê du¿¹ ci¹gliwoœci¹ przy niskich temperaturach, tzn. temperatura

przejœcia plastyczno-kruchego dla tych stali musi byæ mo¿liwie niska. Zakres tempe-

ratur ich stosowania wynosi 20°C do -273°C. Obni¿enie temperatury, zw³aszcza znacz-

nie poni¿ej 0°C, powoduje wzrost granicy plastycznoœci i wytrzyma³oœci, z równocze-

snym zmniejszeniem plastycznoœci. Zatem o mo¿liwoœci stosowania stali przy bardzo

niskich temperaturach decyduj¹ nie tylko w³asnoœci wytrzyma³oœciowe (jak u innych

stali konstrukcyjnych), ale odpowiednia ci¹gliwoœæ dla zapobiegania kruchemu pêka-

niu.

W zale¿noœci od zakresu temperatur przejœcia plastyczno-kruchego stosowane s¹

stale:
– do ok. -50°C – stale typu SSPW z mikrododatkami,
– od ok. -50 do -200°C – stale niklowe normalizowane i ulepszane cieplnie o za-

wartoœci: 2,5% Ni do -60°C, 3,5% Ni do -100°C, 5% Ni do -120°C i 9% Ni do -200°C.

– od ok. -200 do -270°C – stale specjalne austenityczne chromowo-niklowe typu

18/8 i chromowo-manganowe z dodatkami niklu i azotu.

2.4.7. Stale do pracy w temperaturach podwy¿szonych

S¹ stosowane g³ównie w energetyce na rury wymiennikowe, armaturê kot³ów

i turbin, walczaki kot³ów parowych itp. pracuj¹ce w temperaturach do ok. 500°C i dla-

tego dodatkowo musz¹ byæ odporne na zmêczenie cieple, pe³zanie, korozjê. Mo¿na tu

wyró¿niæ nastêpuj¹ce grupy stali:
– niskostopowe, o zawartoœci do 0,15% C i ³¹cznej zawartoœci dodatków stopowych

do 3%, np. 16M, 15HM, 15HMF, 10H2M,

– œredniostopowe, o zawartoœci wêgla od 0,15 do 0,35% i ³¹cznej zawartoœci dodat-

ków stopowych do 5%, np. 19G2, 20MF, 20HM, 21HMF, 20H3MWF, 34HN3M,

– wysokostopowe, o zawartoœci dodatków stopowych powy¿ej 5%, np. 15H11MF,

23H12MNF, 15H12WMF.

3. MATERIA£Y I URZ¥DZENIA

1. Mikroskopy metalograficzne wraz z wyposa¿eniem.

2. Komplet zg³adów metalograficznych.

3. Komplet przezroczy mikrostruktur stali.

173

4. PRZEBIEG ÆWICZENIA

1. Omówienie celu æwiczenia z równoczesnym prezentowaniem na przeŸroczach cha-

rakterystycznych mikrostruktur.

2. Obserwacje mikroskopowe zg³adów.

3. Narysowanie obserwowanych mikrostruktur z zaznaczeniem poszczególnych wcze-

œniej omówionych sk³adników strukturalnych.

5. WYTYCZNE DO OPRACOWANIA SPRAWOZDANIA

Sprawozdanie powinno zawieraæ:

1. Krótkie charakterystyki obserwowanych gatunków stali wraz z ich zastosowa-

niem.

2. Rysunki mikrostruktur próbek stali wraz z opisem.

6. LITERATURA UZUPE£NIAJ¥CA

[1] Rudnik S.: Metaloznawstwo. PWN, Warszawa 1994.

[2] Malkiewicz T.: Metaloznawstwo stopów ¿elaza. PWN, Warszawa 1976.

[3] Dobrzañski L.A.: Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów metali. Wyd.

Politechniki Œl¹skiej, Gliwice 1993.