>>>0krślanie struktury stali specjalnych na podstawie składu chemicznego (wykres Schaefflera);

Do określania składu fazowego stali wysokostopowych opracowano szereg kryteriów, spośród których największe praktycznie znaczenie posiada kryterium Schaefflera. Na podstawie składu chemicznego z odpowiednich wzorów empirycznych oblicza się równoważnik chromu (główny składnik ferrytotwórczy) oraz równoważnik niklu (główny składnik austenitotwórczy);

R_Cr = (%Cr) + (%Mo) + 1.5(%Si) + 0.5(%Nb) + 2(%Ti),

R_Ni = (%Ni) + 30(%C + %N) + 0.5(%Mn),

Następnie na odpowiednim wykresie (Schaefflera. rys.l) wyznacza się punkt, który znajduje się w obszarze o określonym składzie fazowym

Rys.l. Wykres struktur stali chromowo-niklowych w temp. otoczenia, gdzie:

R_Cr - równoważnik chromu.

R_Ni - równoważnik niklu (wykres Schaeffiera).

#################################################################################

>>> Stale nierdzewne;

Stale nierdzewne są odporne na działanie korozji atmosferycznej. wody, produktów spożywczych a także roztworów kwasu azotowego przy temperaturze otoczenia. Zawierają one powyżej 12% Cr. Należą do nich stale typu H13 i H17. W zależności od zawartości chromu i węgla (13-18%Cr; 0.08-0.44%C) mogą one posiadać struktura ferrytyczną. ferrytyczno-martenzytyczną lub martenzytyczną.

>>> Stale kwasoodporne;

Stale kwasoodporne należą do materiałów konstrukcyjnych odpornych na działanie wielu środowisk agresywnych w tym także licznych kwasów. Miarą ich kwasoodporności jest zachowanie przez nie stałej masy mimo działania kwaśnego ośrodka. Zawierają one oprócz chromu zawsze nikiel, czysto z manganem, molibdenem i tytanem. Przy małej zawartości węgla już 8%Ni pozwala uzyskać struktura austenityczną w stalach zawierających 18%Cr. Stąd stale typu 18-8, zyskały ogromne znaczenie praktyczne i większość stosowanych dziś gatunków stanowi modyfikacje, tego podstawowego składu. Struktura stali kwasoodpornych może być austenityczna lub austenityczno-ferrytyczna.

#################################################################################

>>>Rekrystalizacja proces zachodzący w metalach podczas wyżarzania rekrystalizującego, którego efektem jest odbudowa struktury krystalicznej metalu po zgniocie i przywrócenie mu pierwotnych właściwości fizycznych i mechanicznych.

Etapy rekrystalizacji:

• zdrowienie i poligonizacja

• rozrost ziarn

>>>Zgniotem określa się zmiany, jakie zachodzą w strukturze i właściwościach metali pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno. Zgniot zachodzi poniżej temperatury rekrystalizacji, gdyż szybkość procesów dyfuzyjnych jest mała.

Za miarę zgniotu przyjęto stopień odkształcenia wyrażany ubytkiem przekroju w procentach

#################################################################################

>>>Stale o strukturze martenzytycznej charakteryzują się podobnym stężeniem chromu jak stale ferrytyczne, lecz o podwyższonym stężeniu węgla do ok. 1%.Struktura martenzytu odpuszczonego zapewnia tym stalom wysokie własności wytrzymałościowe do 1100 MPa wytrzymałości na rozciąganie. Stale martenzytyczne są magnetyczne. Ich odporność na korozje jest niska.

>>>Stale austenityczne należą do najczęściej stosowanych w tej grupie materiałów. Dodatek 8% niklu w stali o stężeniu 18% chromu zapewnia stalom odpornym na korozję trwałą strukturę austenityczną. Stale austenityczne charakteryzują się najlepszą odpornością na korozje a ich własności mechaniczne zawierają się w zakresie od 450 do 950 MPa. W miarę wzrostu dodatków stopowych, głównie chromu i molibdenu może jeszcze bardziej poprawić odporność na korozje. Dla uzyskania dobrych własności technologicznych konieczna jest struktura drobnoziarnista. Końcowym etapem obróbki jest wyżarzanie odpuszczające w temperaturach 1000 i 1150 stopni z późniejszym chłodzeniem w wodzie lub na powietrzu.

Stale te nie są hartowalne.

>>>Stal nierdzewna nazywana ferrytyczna to taka której głównym dodatkiem stopowym jest chrom, a także domieszki molibdenu, tytanu oraz niobu.

Nosi miano ferrytycznej ze względu na obecność ferryty w budowie stopu. Ferryt to stały roztwór węgla, który widziany pod mikroskopem posiada ziarnistą, jasnoszarą strukturę. Roztór zawiera małe ilości węgla w żelazie, nie większe niż 0,0025%.

Stal ferrytyczna jest materiałem ciągliwym i miękkim.

>>>Stal duplex - stal dwufazowa o strukturze austenityczno - ferrytycznej

Stanowią one dużą alternatywę w stosunku do klasycznych jednofazowych stali austenitycznych i ferrytycznych. Stale duplex charakteryzują się przede wszystkim dużą odpornością na korozję ogólną, korozję międzykrystaliczną, korozję naprężeniową oraz korozję wżerową. Ponadto stale tego typu w porównaniu z klasycznymi stalami austenitycznymi wykazują dużo wyższą wytrzymałość na rozciąganie. Zasadniczą wadą stali typu duplex jest ich skłonność do wydzielania kruchych faz w podwyższonych temperaturach. Wydzielenia tych faz wpływają na pogorszenie odporności na korozję oraz obniżenie własności plastycznych

Korozja międzykrystaliczna

Ma miejsce wówczas gdy roztwór atakuje granice ziarn bez naruszania ich wnętrza. Jest to inaczej selektywne rozpuszczanie granic ziaren lub przyległych obszarów na skutek procesu korozyjnego. Siłą napędową tego procesu jest różnica potencjału między granicą ziarna zubożoną w Cr w przypadku węglików chromu – anoda, a wtrąceniem, fazą międzymetaliczną lub zanieczyszczeniami tworzącymi się na granicy ziarna. Zależy ona od składu chemicznego i obróbki cieplnej. Korozja ta postępuje od powierzchni w głąb metalu granicami ziarn, co osłabia ich spójność. Wytrzymałość i ciągliwość gwałtownie maleje. Próbka materiału dotkniętego tą korozją nie wydaje dźwięku metalicznego a przy zginaniu pęka. W szczególnie drastycznych przypadkach może rozsypać się w proszek. Korozja ta jest bardzo niebezpieczna. Dokładne ilościowe określenie stopnia zaawansowania tej korozji jest bardzo trudne. Badania mikroskopowe i pomiar przyrostu oporu elektrycznego stanowią możliwość oceny.

>>>Zapobieganie – kontrola poziomu węgla (mniej od 0,03 %) dodatek stabilizatorów (Ti, Nb) przesycanie od temp. ok. 1000 oC.<<<

ZNAKOWANIE

Na oznakowanie stali składają się litery N oraz liczby, które mówią o średnim udziale węgla (rzędu 0,1%). Stal płytkohartująca na końcu ma oznaczenie litery E. Według Polskiej Normy są dokładnie ustalone zasady znakowania stali używając liter oraz cyfr, dwie cyfry mówią jaka jest zawartość węgla w stali , wartość jest podawana w setnych częściach procenta, następnie litery określają kolejno pierwiastki stopowe dodane do stali wg oznaczeń: H - chrom , G - mangan , S krzem , N - nikiel, F - wanad . T - tytan , W wolfram , K - kobalt, B - bór, M- molibden , J - aluminium. Jeśli zdarzy się, że zawartość pierwiastka będzie wyższa niż 1%, to przy tej literze podaje się dodatkowo procentowy wkład danego pierwiastka w stali.

PODZIAŁ STALI STOPOWYCH

(wg. ZASTOSOWANIA)

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE

1 – Stale niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości – SSPW

2 – Stale stopowe do ulepszania cieplnego

3 – Stale stopowe sprężynowe

4 – Stale stopowe do utwardzania powierzchniowego

– Stale stopowe do nawęglania

– Stale stopowe do azotowania

5 – Stale na łożyska toczne

6 – Stale do pracy w niskich temperaturach

7 – Stale do pracy w podwyższonych temperaturach

STALE STOPOWE NARZĘDZIOWE

- Stale niestopowe narzędziowe

– Stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno

– Stale narzędziowe stopowe do pracy na gorąco

– Stale szybkotnące

STALE I STOPY ŻELAZA O SZCZEGÓLNYCH

WŁAŚCIWOŚCIACH.

Stale odporne na ścieranie

Stale odporne na korozję

Stale i stopy żaroodporne

Stale zaworowe

Stale i stopy o dużej oporności elektrycznej

Stale i stopy o określonej wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej

Stale i stopy o szczególnych właściwościach magnetycznych

Stale i stopy o szczególnych właściwościach mechanicznych

Stal stopowa – stal, w której oprócz węgla występują inne dodatki stopowe o zawartości od kilku do nawet kilkudziesięciu procent, zmieniające w znaczny sposób charakterystyki stali. Dodatki stopowe dodaje się by:

• podnieść hartowność stali

• uzyskać większą wytrzymałość stali

• zmienić pewne właściwości fizyczne i chemiczne stali

Stale stopowe, zwykle bardzo drogie, używane są w zastosowaniach specjalnych, tam gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie.

Do najczęściej stosowanych dodatków w stalach zalicza się:

nikiel

Obniża temperaturę przemiany austenitycznej oraz prędkość hartowania. W praktyce ułatwia to proces hartowania i zwiększa głębokość hartowania. Nikiel rozpuszczony w ferrycie umacnia go, znacznie podnosząc wytrzymałość na uderzenie. Dodatek niklu w ilości 0.5% do 4% dodaje się do stali do ulepszania ciepłego, a w ilościach 8% do 10% do stali kwasoodpornej. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą N.

chrom

Powoduje rozdrobnienie ziarna. Podwyższa hartowność stali. Zwiększa jej wytrzymałość. Stosowany w stalach narzędziowych i specjalnych. W tych ostatnich nawet w ilościach do 30%. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą 'H'.

mangan

Obniża temperaturę przemiany austenitycznej, a przy zawartości powyżej 15% stabilizuje i umożliwia uzyskanie struktury austenitycznej w normalnych temperaturach. Już przy zawartościach 0.8% do 1.4% znacznie podwyższa wytrzymałość na rozciąganie, uderzenie i ścieranie. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą G.

wolfram

Zwiększa drobnoziarnistość stali, powiększa wytrzymałość, odporność na ścieranie. Duży dodatek wolframu 8% do 20% zwiększa odporność stali na odpuszczanie. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą W.

molibden

Zwiększa hartowność stali. Podnosi wytrzymałość i zmniejsza kruchość i podnosi odporność na pełzanie. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą M.

wanad

Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie powiększa jej twardość. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą V (F).

kobalt

Zwiększa drobnoziarnistość stali i znacznie powiększa jej twardość. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą K.

krzem

Normalnie traktowany jako niepożądana domieszka, zwiększa kruchość stali. Staje się pożądanym składnikiem w stalach sprężynowych. Ze względu na fakt, że zmniejsza energetyczne straty prądowe w stali, dodaje się go w ilościach do 4% do stali transformatorowej. W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą S.

tytan

W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą T.

niob

W symbolach stali jego dodatek oznacza się literami Nb.

glin (aluminium)

W symbolach stali jego dodatek oznacza się literą A.

miedź

Posiada podobne właściwości fizyczne jak czyste żelazo, lecz jest znacznie bardziej odporne na korozję. Miedź jest pożądanym dodatkiem i jej zawartość systematycznie wzrasta wraz z użyciem stali złomowej przy wytapianiu nowej stali. W symbolach stali jej dodatek oznacza się literami Cu.