09 stale stopowe obr cieplna

background image

1

Stal stopowa

Stal stopowa

background image

2

Stal stopowa

Oddziaływanie dodatków stopowych

zmiana składu fazowego i zakresów występowania
poszczególnych faz (charakter wykresu równowagi
ż

elazo-węgiel);

zmiana kinetyki przemian austenitu przechłodzonego
(charakter wykresów CTP);

zmiana kinetyki procesu odpuszczania martenzytu;

rozpuszczają się w roztworach stałych (ferryt, austenit);

wchodzą w skład cementytu, zastępując część atomów
ż

elaza;

tworzą samodzielnie węgliki różnych typów;

Pierwiastki stopowe

background image

3

Stal stopowa

Charakter wykresu Fe-Fe

3

C

zwiększenie udziału perlitu w stali podeutektoidalnej,

pojawienie się ledeburytu przy zawartości węgla 1,0-1,5%,

zwiększenie temperatury austenityzowania;

background image

4

Stal stopowa

Pierwiastki stabilizujące Feα

α

α

α

np. chrom, aluminium, krzem, molibden, tytan, wolfram, wanad;

stal ledeburytyczna → np. stal narzędziowa szybkotnąca;

stal ferrytyczna → np. stal chromowa, odporna na korozję;

background image

5

Stal stopowa

Pierwiastki stabilizujące Feγγγγ

np. nikiel, mangan, kobalt;

stal austenityczna → stal chromowo-niklowa, odporna na
korozję;

background image

6

Stal stopowa

Pierwiastki międzywęzłowe

rozpuszczalność w ferrycie jest minimalna (w setnych %),
znacznie większa w austenicie (do 2%) – powodują
umocnienie roztworowe,

tworzą węgliki, azotki lub węglikoazotki,
np.: TiC, TiN, Ti(C,N);

background image

7

Stal stopowa

Pierwiastki substytucyjne

pierwiastki nie tworzące w stopach żelaza węglików –
Si, Al, Ni, P – powodują umocnienie roztworowe;

pierwiastki tworzące w stopach żelaza węgliki (pierwiastki
węglikotwórcze) – Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Zr … – mogą także
rozpuszczać się w ferrycie lub austenicie powodując
umocnienie roztworowe;

background image

8

Stal stopowa

Umocnienie roztworowe

background image

9

Stal stopowa

Pierwiastki węglikotwórcze

background image

10

Stal stopowa

Pierwiastki węglikotwórcze

Ti ← V ← Cr ← Mn ← Fe
Zr ← Nb ← Mo
Hf ← Ta ← W

tworzą w stali samodzielne węgliki typu MC,

sieć regularna typu NaCl,

bardzo twarde, całkowicie kruche,

wysoka temperatura topnienia (2000-3500°C), prawie
nie rozpuszczają się w austenicie – nie biorą udziału
w procesach obróbki cieplnej,

w stali wiążą nadmiar węgla lub azotu, a ich dyspersyjne
cząstki blokują rozrost ziarn austenitu;

background image

11

Stal stopowa

Pierwiastki węglikotwórcze

mogą tworzyć heksagonalne węgliki typu M

2

C,

mniejsza stabilność termodynamiczna niż poprzednie oraz
mniejsza twardość,

w stalach występują najczęściej w początkowych stadiach
procesów wydzieleniowych;

Ti ← V ← Cr ← Mn ← Fe
Zr ← Nb ← Mo
Hf ← Ta ← W

background image

12

Stal stopowa

Pierwiastki węglikotwórcze

w stalach występuje węglik Cr

23

C

6

, a niekiedy Cr

7

C

3

;

Cr

23

C

6

dysocjuje w zakresie temperatury 950-1050°C –

jego wydzielanie się w stali odpornej na korozję może
zwiększyć jej podatność na korozję międzykrystaliczną;

Ti ← V ← Cr ← Mn ← Fe
Zr ← Nb ← Mo
Hf ← Ta ← W

tworzy węglik Mn

3

C, lub łącznie z żelazem (Mn,Fe)

3

C –

cementyt manganowy (stale manganowe łatwo przegrzewają
się);

background image

13

Stal stopowa

Wpływ na kinetykę przemian austenitu

warunkiem przedstawionego oddziaływania jest całkowite
rozpuszczenie się pierwiastków stopowych w austenicie;

background image

14

Stal stopowa

Wpływ na kinetykę przemian austenitu

background image

15

Stal stopowa

Wpływ na proces odpuszczania

zmniejszenie szybkości dyfuzji → opóźnienie procesu
wydzielania węglików → wolniejszy spadek twardości stali
podczas odpuszczania;

stal stopowa ma większą twardość od stali węglowej o takiej
samej zawartości węgla po odpuszczaniu w danej
temperaturze;

do ok. 450°C mechanizm odpuszczania jest analogiczny jak
w stalach węglowych;

powyżej 450°C zwiększająca się szybkość dyfuzji
pierwiastków stopowych umożliwia tworzenie przez nie
węglików czemu towarzyszy rozpuszczanie cementytu;

background image

16

Stal stopowa

Kruchość odpuszczania

występuje w niektórych gatunkach stali stopowej –
Cr, CrMnSi, CrNi;

zakres 450-650°C – szybkie chłodzenie lub dodatek Mo i W;

background image

17

Stal stopowa

Twardość wtórna

stopień utwardzenia zależy od rodzaju i ilości pierwiastków
węglikotwórczych rozpuszczonych w austenicie;

narzędziowa stal stopowa → duża zawartość węgla
i węglikotwórczych pierwiastków stopowych;

background image

18

Stal stopowa

Stal ledeburytyczna

stal narzędziowa do pracy na zimno – wysokochromowa
(11% Cr, 1,5-2,0% C);

stal narzędziowa szybkotnąca (0,8-1,3% C);

krystalizuje z wydzieleniem eutektyki ledeburytycznej,

po kuciu lub walcowaniu występuje segregacja pasmowa
węglików – stopień segregacji zależy od intensywności
odkształcenia plastycznego;

background image

19

Stal stopowa

Segregacja węglików

prawidłowa mikrostruktura

segregacja siatkowa

segregacja pasmowa

background image

20

Stal stopowa

Obróbka cieplna stali szybkotnącej

background image

21

Stal stopowa

Twardość wtórna

wpływ temperatury hartowania na zawartość austenitu
szczątkowego i twardość stali po odpuszczaniu;

background image

22

Stal stopowa

Obróbka cieplna stali szybkotnącej

HARTOWANIE

1. ODPUSZCZANIE

2. ODPUSZCZANIE

3. ODPUSZCZANIE

węgliki pierwotne

martenzyt
nieodpuszczony

austenit szczątkowy
martenzyt
odpuszczony

stale szybkotnące bezkobaltowe

stale szybkotnące kobaltowe

background image

23

Stal stopowa

Stal odporna na korozję

stal wykazuje odporność na korozję, gdy min. 13% chromu
znajduje się w roztworze stałym,

chrom związany w węglikach nie wpływa na odporność na
korozję;

background image

24

Stal stopowa

Mikrostruktura stali chromowej

<0,05% C – stal ferrytyczna;

0,05-0,2% C – stal półferrytyczna;

>0,2% C – stal martenzytyczna;

background image

25

Stal stopowa

Stal chromowo-niklowa

podstawowy gatunek zawiera 18% Cr i 8% Ni;

struktura austenityczna w całym zakresie temperatury;

przesycanie z temp. 1050-1150°C w wodzie
(R

m

∼550-650 MPa, R

e

∼200-350 MPa);

wyżarzanie rekrystalizujące w temp. ok. 850°C/woda

background image

26

Stal stopowa

Korozja międzykrystaliczna – przyczyny

~

~

~

~

18

12

~60

%Cr

γγγγ

γγγγ

Cr

23

C

6

Cr

Cr

Cr

Cr

C

C

C

C

granica ziarn

t

= 500-550°C

V

d

Cr

<< V

d

C

background image

27

Stal stopowa

Korozja międzykrystaliczna

ponowne przesycanie (rozwiązanie czasowe);

zmniejszenie zawartości węgla (0,03-0,07%);

stabilizowanie przy pomocy Ti lub Nb;

Sposoby zapobiegania:

background image

28

Stal stopowa

ś

aroodporność

zgorzelina – warstwa złożona głównie z tlenków oraz
ewentualnie z innych związków, która hamuje dyfuzję tlenu
z powietrza do przedmiotu jak i żelaza z przedmiotu na
zewnątrz;

odporność na korozyjne działanie gorących gazów lub
powietrza o temperaturze wyższej od 550°C;

background image

29

Stal stopowa

ś

aroodporność

mikrostruktura nie jest istotna – nie powinny zachodzić w stali
przemiany alotropowe połączone ze zmianą objętości;

głównym czynnikiem wpływającym na żaroodporność jest
skład chemiczny – zawartość chromu, krzemu i aluminium;

np., stop: 70%Fe, 25%Cr, 5%Al –
zgorzelina: 90% Al

2

O

3

, 4%CrO

2

, 1%FeO;

background image

30

Stal stopowa

ś

arowytrzymałość

zdolność do przenoszenia w wysokiej temperaturze
znacznych obciążeń przez długi okres czasu przy możliwie
najmniejszych odkształceniach (odporność stali na pełzanie);

pełzaniem nazywane jest zjawisko powolnego, ciągłego,
trwałego odkształcania materiału przy stałym obciążeniu
(nawet poniżej granicy plastyczności przy temperaturze
zwykle wyższej od 0,4T

t

);

ε

t

, h

I

II

III


dt

––– = const

×

×

×

×

background image

31

Stal stopowa

ś

arowytrzymałość

wolfram, molibden, wanad i kobalt − podnoszą energię
wiązań atomów w roztworze stałym oraz temperaturę
rekrystalizacji;

nikiel i mangan – stabilizują strukturę austenityczną
o większej żarowytrzymałości (wolniejsza dyfuzja);

rozmiar ziarna – większy rozmiar ziarna ogranicza dyfuzję
i poślizg po granicach ziarn;


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Obr cieplna, sem 3, materiałoznawstwo
2 - Stale Konstrukcyjne Obrabiane Cieplnie, ZiIP, Semestr 2, Nauka o Materiałach z Elementami Chemii
stale stopowe-referat, Technologia maszyn, 05.Metaloznastwo - Metalurgia
W.7.4.Stale Stopowe - Wprowadzenie, POLITECHNIKA ŚLĄSKA Wydział Mechaniczny-Technologiczny - MiBM P
sprawozdanie całość, ZUT-Energetyka-inżynier, I Semestr, Materiały konstrukcyjne, Metale, 2. Stale w
Obr cieplna
Stale stopowe 5
obr cieplna, 5
Stale stopowe 6
Obr cieplna 1, STOPY ŻELAZO - WĘGIEL
Obr cieplna 1, STOPY ŻELAZO - WĘGIEL
12 stale stopoweid 13619 Nieznany
NARZĘDZIOWA STAL STOPOWA OBRÓBKA CIEPLNA - Lab 7, Studia, Materiałoznastwo, Metaloznastwo i Podstawy
Laboratorium z Materiałoznawstwa - Obr cieplnochemiczna, uczelnia, materialoznastwo
sprawozdanie pytania, ZUT-Energetyka-inżynier, I Semestr, Materiały konstrukcyjne, Metale, 2. Stale
Materiały od prowadzącego, Stale stopowe, Dr inż

więcej podobnych podstron