Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. J. Śniadeckich w Bydgoszczy

Materiałoznawstwo

Sprawozdanie II

Temat: Badanie mikroskopowe stali.

Pozdrawia

D13angos

1. Definicja stali:

Stal jest plastycznie i cieplnie obrabialnym stopem żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, otrzymywanym w procesach stalowniczych ze stanu ciekłego. Za stężenie węgla granicznego, oddzielające stale od żeliw, przyjmuję się 2% (jedynie nieliczne stale wysokochromowe mogą zawierać więcej niż 2% C). Wprowadzenie do stali dodatków stopowych może mieć na celu:uzyskanie określonych własności wytrzymałościowych, wywołanie pożądnych zmian strukturalnych, uzyskanie specjalnych własności chemicznych lub fizycznych, podwyższenie hartowności, ułatwienie technologii i polepszenie efektów obróbki cieplnej. Najczęściej stosowanymi dodatkami stopowymi są: mangan, krzem, chrom, nikiel, molibden, wanad, wolfram. Nieco rzadziej stosuje się aluminium, kobalt, tytan i niob. Ponadto coraz częściej jako celowe dodatki stopowe zyskują na znaczeniu bor i azot.

2. Klasyfikacja stali:

Klasyfikacje stali można dokonać między innymi na podstawie kryteriów takich jak

1. składu chemicznego :

-stale niestopowe,

-stale stopowe,

-stale nierdzewne

-inne stale stopowe.

2. wg stopnia odtlenienia:

-stal nieuspokojona,

-stal półuspokojona,

-stal uspokojona.

c) wg struktury po wyżarzeniu i po chłodzeniu na powietrzu:

-podeuktoidalne,

-eutektoidalne,

-nadeutektoidalne,

-ledeburytyczne,

-ferrytyczne,

-austenityczne.

3. np. stale stopowe specjalne dzieli się na:

-stale maszynowe,

-stale na urządzenia ciśnieniowe,

-stale konstrukcyjne,

-stale szybkotnące,

-stale na łożyska toczne itd.

4. np. stale nierdzewne dzieli się na:

-stale odporne na korozję,

-stale żaroodporne,

-stale żarowytrzymałe.

3. Składniki struktury występujące w stali i żeliwie oraz ich charakterystyka:

1. Ferryt- jest międzywęzłowym roztworem stałym węgla w żelazie α. Oznacza się go bądź symbolem Feα(C) bądź krótko α. Graniczna zawartość węgla w ferrycie w stanie równowagi wynosi w temp. 20°C zaledwie 0,008% i wzrasta w temperaturze 723°C do 0,02%. Własności fizyczne i mechaniczne ferrytu są zbliżone do własności żelaza α. Np.: twardość ferrytytu wynosi ok. 80HB, Rm- ok. 300 MPa, ferryt jest ferromagnetyczny do temp. 768°C.

2. Austenit- jest międzywęzłowym roztworem węgla w żelazie γ. Oznacza się go bądź symbolem Feγ(C) bądź krótko γ. Graniczna zawartość węgla w austenicie w temp. 1147°C wynosi 2,06%. W stopach żelaza z węglem w stanie równowagi austenit występuje jedynie w temp. wyższych od 723°C. Austenit jest paramagnetyczny. Odznacza się przy tym dużą plastycznością .

3. Cementyt- czyli węglik żelaza jest fazą międzymetaliczną o złożonej strukturze, krystalizującą w układzie rombowym. Stosunek liczby atomów żelaza do atomów węgla wynosi 3;1 (Fe₃C), co odpowiada wagowej zawartości węgla 6,67%. W temp. do 210 °C cementyt jest ferromagnetyczny, powyżej tej temp.- paramagnetyczny. Gęstość cementytu wynosi 6,9g/cm^3. Jest on fazą bardzo twardą (HB ok. 800) i bardzo kruchą.

4. Perlit- jest euktoidalną mieszaniną dwóch faz: ferrytu i cementytu, zawierające 0,8% węgla i tworzącą się w temperaturze 723°C C zgodnie z przemianą γs→αp+ Fe₃C. Dla ścisłości należy dodać, że przy ochładzaniu perlitu od temperatury 723°C do temperatury otoczenia , z ferrytu zawartego w perlicie wydziela się jeszcze pewna ilość cementytu trzeciorzędowego. Perlit charakteryzuje się budową pasemkową, gdyż składa się z płytek ferrytu i cementytu ułożonych na przemian.

5. Ledeburyt- jest eutektyką o zawartości 4,3% C, tworzącą się z roztworu ciekłego Lc w temperaturze 1147 °C, zgodnie z przemianą : Lc →γe+ Fe₃C. W temperaturze powstania ledeburytu jest, więc mieszaniną eutektyczną dwóch faz: austenitu (zawierającego 2,06% C) i cementytu. W miarę obniżania się temperatury do 723°C, z austenitu wydziela się cementyt wtórny. W temperaturze 723°C austenit przemienia się w perlit i przy dalszym obniżaniu temperatury z ferrytu zawartego w perlicie wydziela się niewielka ilość cementytu trzeciorzędowego. W związku z tym, poniżej temperatury 723°C, ledeburyt stanowi już mieszaninę perlity i cementytu. Struktura ta nosi nazwę ledeburyty przemienionego.

---