background image

 

www.chomikuj.pl/MarWag987 

 

1. Nawęglanie 
Nawęglanie polega na nasycaniu warstwy powierzchniowej stali w węgiel podczas 
wygrzewania obrabianego przedmiotu w ciągu określonego czasu w ośrodku 
zawierającym węgiel atomowy. Nawęglanie odbywa się w temperaturze 900-950

°

C. O 

grubości warstwy nawęglonej, która zwykle osiąga 0,5-2 mm, decyduje czas nawęglania, 
który dobiera się tak, aby skład fazowy warstwy powierzchniowej odpowiadał strukturze 
stali eutekoidalnej 
Istnieją następujące metody nawęglania: w ośrodkach stałych, w roztopionych solach, 
gazowe, w złożach fluidalnych, próżniowe oraz jonizacyjne. 
Twardość stali węglowej i chłodzonej w powietrzu wynosi ok. 250-300 HB, a jej 
własności mechaniczne są stosunkowo niskie ze względu na rozrost ziarn zachodzący w 
czasie procesu. W celu poprawienia własności stal nawęgloną poddaje się dalszej 
obróbce cieplnej; w szczególności dąży się do: 1) otrzymania struktury 
drobnolistwowego martenzytu z węglikami w postaci ziarnistej w warstwie 
powierzchniowej, 2) zwiększenia twardości stali na powierzchni do ok. 60 HRC,                  
3) zapewnienia znacznej ciągliwości, odporności na dynamiczne działanie obciążeń oraz 
wymaganych własności wytrzymałościowych w nie nawęglonym rdzeniu. 
Obecnie stosuje się cztery sposoby obróbki cieplnej przedmiotów nawęglonych: 

 

hartowanie bezpośrednie,  

 

hartowanie bezpośrednie z ochładzaniem (zmniejsza wrażliwość powstawania 

pęknięć), 

 

hartowanie pojedyncze z normalizowaniem (ochładzanie w spokojnym powietrzu), 

2.  )  PVD  –  metoda  ta  polega  na  osadzaniu  się  warstwy  z  fazy  gazowej  z  udziałem 
reakcji  fizycznych.  Metody  PVD  wykorzystują  zjawiska  fizyczne.  W  metodzie  PVD 
warstwa powstaje z plazmy. 
Pary  metali  i  związków  osadzane  są  w  specjalnym  urządzeniu  na  zimnym,  lub 
podgrzanym  do  temp  200-500  podłożu,  co  pozwala  na  pokrywanie  podłoża 
zahartowanego  i  odpuszczonego  bez  niebezpieczeństwa  spadku  twardości.  Prowadzi  to 
do wytwarzania warstw bardzo cienkich i adhezyjnie związanych z podłożem. 
Zastosowanie: 
- pokrywanie narzędzi ze stali wysokostopowych 
- pokrywanie precyzyjnych części maszyn 
3. 

OCHRONA 

METALI 

PRZED 

KOROZJĄ 

W  zależności  od  rodzaju  korozji  i  charakteru  chemicznego  czynników  korozyjnych 
istnieje 

wiele 

sposobów 

zapobiegania 

lub 

zmniejszania 

skutków 

korozji: 

Podstawowym  sposobem  ochrony  przed  korozją  chemiczną  jest  dobór  odpowiedniego 
materiału 

do 

warunków 

ś

rodowiska 

agresywnego. 

Znacznie  można  obniżyć  działanie  korodujące  niektórych  czynników  przez 
zastosowanie  inhibitorów  (opóźniaczy)  korozji.  Inhibitory  tworzą  zwykle  na 
powierzchni  metalu  warstewki  ochronne  hamujące  szybkość  korozji.  Dla  korozji  w 
ś

rodowisku alkalicznym  jako inhibitory  korozji  stosowane  są sole cyny, arsenu, niklu  i 

magnezu, 

zaś 

ś

rodowisku 

kwaśnym: 

krochmal, 

klej 

lub 

białko. 

Zabezpieczenie  przed  korozją  elektrochemiczną  stanowi  tak  zwana  ochrona  katodowa. 
Ochrona  katodowa  polega  na  połączeniu  chronionej  konstrukcji  z  metalem  mniej 
szlachetnym,  tworzącym  anodę  (protektor)  ogniwa,  natomiast  katodą  jest  obiekt 
chroniony.  Połączenie  takiej  anody  z  konstrukcją  chronioną  wykonuje  się  przez 

background image

 

www.chomikuj.pl/MarWag987 

 

bezpośredni  styk  (  tzw.  powłoki  anodowe)  lub  za  pomocą  przewodnika.  Za  pomocą 
protektorów  chroni  się  przed  korozją  duże  obiekty  stalowe,  takie  jak  kadłuby  statków, 
rurociągi  i  podziemne  zbiorniki.  Protektorami  są  blachy  lub  sztaby  wykonane  z  metali 
aktywnych jak: cynk, magnez lub glin, połączone przewodami z obiektem chronionym. 
W  utworzonym  w  ten  sposób  ogniwie  anodą  jest  protektor,  który  ulega  korozji.  Po 
zużyciu  protektory  wymienia  się  na  nowe.  Identyczny  efekt  daje  zastąpienie  cynku 
złomem  stalowym  połączonym  z  dodatnim  biegunem  prądu  stałego,  podczas  gdy 
chroniona 

konstrukcja 

połączona 

jest 

biegunem 

ujemnym.  

Ochrona 

przed 

korozją 

za 

pomocą 

powłok 

ochronnych 

Powszechnie 

stosowanymi 

powłokami 

ochronnymi 

są: 

powłoki 

nieorganiczne: 

metalowe 

niemetalowe 

- powłoki organiczne: farby, lakiery, tworzywa sztuczne, smoła i smary. 

4. Na zwiększenie twardości wpływają: Cr, Si, Mnp, Nip, W, V, Co, Mo, Cu, P  



 

Na zmniejszenie twardości wpływają: Mna, Nia, 



 

Na zwiększenie wytrzymałości wpływają: Cr, Si, Mnp, Nip, W, V, Co, 

Mo, Cu, P, Mna, Nia 



 

Na zwiększenie granicy plastyczności wpływają: Cr, Si, Mnp, Nip, W, 

V, Co, Mo, Cu, P, Mna, Nia  



 

Na zmniejszenie granicy plastyczności wpływają: Mna, Nia  

Na zwiększenie wydłużenia wpływają: Mna, Nia  



 

 Na zmniejszenie wydłużenia wpływają: Si, Cr, W, Co, Mo, S, P 



 

Na zwiększenie żarowytrzymałości wpływają: Cr, Si, Mnp, Nip, Nia, 
W, V, Co, Mo, Cu
 



 

Na zwiększenie przewężenia wpływają: Nia  



 

Na zmniejszenie przewężenia wpływają: Cr, Al, W, Co, Mo, S, P  

Na zwiększenie sprężystości wpływają: Si, Mnp, Cr, V  



 

Na zwiększenie udarności wpływają: Nia, V, Mo 



 

 Na zmniejszenie udarności wpływają: Si, Cr, Al, Co, S, P 



 

Na zwiększenie odporności na korozje wpływają: Cr , Nia, V, Cu 



 

 Na zmniejszenie odporności na korozje wpływają: S  

Na zwiększenie krytycznej szybkości chłodzenia wpływa: Cu 



 

 Na zmniejszenie krytycznej szybkości chłodzenia wpływają : Cr, Nip, Mna, 

Nia, W, V, Mo, Si, Mnp 



 

Na zwiększenie węglikotwórczośći wpływają: V, Mo, W, Cr 

a - w stalach austenitycznych; p – w stalach perlitycznych. 



 

Na zmniejszenie węglikotwórczośći wpływa: Si 



 

Na zwiększenie odporności  na zużycie wpływają: W, Co, V, Mo, Cr 



 

Na zmniejszenie odporności  na zużycie wpływają: Si, Mnp, Nip 

Na zwiększenie podatności na obróbkę plastyczną wpływają: Mnp, V 
a - w stalach austenitycznych; p – w stalach perlitycznych. 

background image

 

www.chomikuj.pl/MarWag987 

 



 

 Na zmniejszenie podatności na obróbkę plastyczną wpływają:  

Mna, Nia, Cu, S, Al, W, Si, Cr, Nip, Co, Mo, P 



 

 Na zwiększenie skrawalności wpływają: S, P 



 

 Na zmniejszenie skrawalności wpływają:  

Mna, Nia, W, Si, Mnp, Nip, Mo 

Polepszają własności magnetyczne:  W, Co, Nip, Al, Cr, Mo 
5. 

 

6. Stale narzędziowe stopowe szybkotnące 
Stale szybkotnące są stosowane głównie na wieloostrzowe narzędzia skrawające, często 
narzędzia wykrojnikowe, a także na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco. 
Stale te wykazują dużą twardość i odporność na ścieranie w temperaturze do ok. 600

°

C. 

Wymagane własności, zwłaszcza b. dużą hartowność oraz efekt twardości wtórnej, 
uzyskuje się przez odpowiednią kombinację stężenia C i takich pierwiastków stopowych, 
jak Cr, W, Mo i V, a w wielu gatunkach dodatkowo – Co. Oprócz optymalizacji składu 
chemicznego, na zwiększenie własności stali szybkotnących obrobionych cieplnie duży 

background image

 

www.chomikuj.pl/MarWag987 

 

wpływ wywierają czynniki metalurgiczne, decydujące o kształcie i położeniu węglików 
pierwotnych. Ledeburytyczna siatka węglików pierwotnych uzyskana po 
wykrystalizowaniu wlewka z tych stali jest rozbijana podczas obróbki plastycznej, 
najkorzystniej kucia, częściej walcowania. Od stopnia przerobu podczas obróbki 
plastycznej zależy segregacja węglików, która jest głównie uwarunkowna pierwotną 
strukturą wlewka. Koniecznością jest zatem produkcja wlewków nie zawierających 
segregatów eutektyki, na co wpływa głównie kształt wlewnic, obniżona temperatura 
odlewania, chłodzenie wewnętrzne oraz modyfikacja, powodująca rozdrobnienie 
węglików i równomierne rozmieszczenie eutektyki. Stopień segregacji węglików ulega 
również zmniejszeniu w wyniku zastosowania rafinacji stali szybkotnących przez 
przetapianie próżniowe lub elektrożużlowe, związane również ze zwiększeniem czystości 
stali. Uzyskanie pożądanych własności stali szybkotnących zależy ponadto od 
prawidłowo wykonanej obróbki cieplnej. Stale szybkotnące są dostarczane w stanie 
zmiękczonym. Zapewnia to dobrą obrabialność mechaniczną stali. 
 
7. Stale odporne na korozję 
Stale odporne na korozję obejmują trzy grupy: 
Stale trudno rdzewiejące, o odporności na korozję jedynie nieznacznie większej od stali 
węglowych, zawierają 0,1% C oraz dodatki 1-3% pasywującego Cr i ok. 0,5% Cu, 
tworzącej na powierzchni warstewkę pasywującą złożoną z siarczanów i węglanów 
miedzi. Do stali tych są wprowadzane także w niewielkich stężeniach P, Al i Ni. Stale te 
znajdują zastosowanie głównie jako stale spawalne pracujące w środowisku atmosfery 
przemysłowej oraz morskiej. Stale wysokochromowe o strukturze ferrytycznej 
ferrytyczno-martenzytycznej lub martenzytycznej są odporne głównie na korozję 
chemiczną, w tym na utlenianie w atmosferze powietrza, wody naturalnej i pary wodnej 
w niskiej i podwyższonej temperaturze, na działanie zimych roztworów alkalicznych, 
rozcieńczonych kwasów i soli, z wyjątkiem chlorków i jodków, oraz na działanie ropy 
naftowej i jej par, paliw, olejów, alkoholi, a także środków spożywczych. Stale 
chromowo-niklowe i chromowo-niklowo-manganowe, o strukturze austenitycznej są 
odporne głównie na korozję elektrochemiczną w środowisku kwasów nieorganicznych i 
organicznych, związków azotu, roztworów soli i agresywnych środków spożywczych. 
Przykłady stali: 0H13, 1H13, 4H14, 0H17T, 3H17M. 
8. 

W

ę

glikostale spiekane nale

żą

 do najdro

ż

szych tworzyw narz

ę

dziowych. Do 

ich produkcji s

ą

 stosowane głównie w

ę

gliki tytanu TiC, niemal zupełnie nie 

ulegaj

ą

ce rozpuszczaniu w osnowie stalowej podczas obróbki cieplnej, której 

poddaje si

ę

 narz

ę

dzia lub inne elementy wykonane z tych materiałów. 

W

ę

glikostale spiekane s

ą

 produkowane dwoma sposobami: 

 
• przez spiekanie porowatego szkieletu z proszku w

ę

glika tytanu i nast

ę

pnie 

nasycanie szkieletu ciekł

ą

 stal

ą

 
• klasycznymi metodami metalurgii proszków przez mieszanie proszków TiC i 
proszków odpowiedniej stali, prasowanie i nast

ę

pnie spiekanie. Ze wzgl

ę

du na 

wielkie powinowactwo chemiczne tytanu z tlenem produkcja w

ę

glikostali 

spiekanych wymaga specjalnych urz

ą

dze

ń

 z atmosferami ochronnymi lub 

urz

ą

dze

ń

 pró

ż

niowych. Wymiary wyrobów i półwyrobów wykonanych z 

background image

 

www.chomikuj.pl/MarWag987 

 

w

ę

glikostali spiekanych s

ą

 ograniczone wymiarami urz

ą

dze

ń

 produkcyjnych, 

głównie pras i pleców. W

ę

glikostale spiekane dostarcza si

ę

 w stanie wy

ż

arzonym 

w postaci pr

ę

tów o przekroju kołowym lub kwadratowym, kostek, kr

ąż

ków, tulei 

lub pier

ś

cieni. 

 
9. Stale Meraging
 (martenzytyczne starzejące się )  
a. 

1.

 

hartowanie 1000 do 1050 stopni powstaje austenit Rm około 1100 Mpa 

2.

 

starzenie 450 do 550 stopni / 4h powstaje austenit wydzielenia Rm około 1400 
Mpa  

b. Stale o Ms < 0 stopni 

1.

 

hartowanie – austenit  

2.

 

wymrażanie do – 75 stopni – martenzyt 

3.

 

starzenie – martenzyt + wydzielenia  

 
 
10. 
Ż

eliwa 

Ż

eliwami  nazywamy  stopy  żelaza  z  węglem  zawierające  ponad  2%  węgla.  Od  tej 

zwartości  węgla  (2%)  pojawia  się  w  tych  stopach  nie  spotykany  w  stalach  składnik 
mikrostruktury – ledeburyt, w  którego skład wchodzi cementyt.  Węgiel w żeliwie może 
występować zarówno w  postaci  wiązanej (cementyt) jak  i wolnej (grafit).  W zależności 
od  postaci  w  jakiej  występuje  węgiel  rozróżnia  się  żeliwa:  szare,  w  których  węgiel 
występuje  w  postaci  grafitu;  białe,  w  których  węgiel  jest  związany  w  cementycie, 
połowiczne,  w  których  występuje  zarówno  grafit,  jak  i  cementyt  (powyżej  0,8%  ogółu 
węgla w żeliwie).  
Strukturę  żeliwa  stanowi  osnowa  metaliczna,  którą  może  być  ferryt,  perlit  lub  ich 
mieszaniny,  ewentualnie  z  cementytem  i  wtrąceniami  niemetalicznymi  a  także  grafit  o 
różnej  wielkości  i  kształcie.  Grafit  jest  b.  miękki,  a  jego  wytrzymałość  jest  bliska  zeru. 
Grafit  może  się  tworzyć  przy  krzepnięciu  z  cieczy  jako  płatkowy  na  skutek  przemiany 
eutektoidalnej  austenitu  lub  w  wyniku  rozpadu  cementytu  w  żeliwie  białym  poddanym 
długotrwałemu  wyżarzaniu  w  temperaturze  nieznacznie  niższej  od  solidusu.  W  stopach 
eutektycznych  grafit  wydziela  się  z  cieczy  w  postaci  b.  drobnych  płatków  w  eutektyce 
grafitowej.  Grube  płatki    grafitu  pierwotnego  wydzielają  się  w  czasie  krzepnięcia  żeliw 
nadeutektycznych.  
Grafit  powoduje  zmniejszenie  własności  wytrzymałościowych  żeliwa  i  zmianę 
niektórych  innych  własności,  a  szczególnie:  działa  jako  karb  wewnętrzny,  stanowiąc  
nieciągłości  w  metalu;  zmniejsza  skurcz  odlewniczy;  polepsza  skrawalność;  zwiększa 
własności ślizgowe; sprzyja tłumieniu drgań. 
Według Polskich Norm żeliwa dzielimy na: 
 Żeliwo sferoidalne wykazuje b. dobre własności – zarówno wytrzymałościowe jak i 
plastyczne. Uzyskuje się je w wyniku modyfikowania żeliwa o tendencji krzepnięcia jako 
szare, lecz o b. małym stężeniu siarki i fosforu. Jako modyfikatorów używa się ceru lub 
magnezu. W wyniku tego zabiegu technologicznego grafit występuje w tych żeliwach w 
postaci kulistej. Żeliwa sferoidalne można podzielić na: ferrytyczne (350-22, 400-18, 
400-15,         450-10), ferrytyczno-perlityczne (508-7), perlityczno-ferrytyczne (600-3), 

background image

 

www.chomikuj.pl/MarWag987 

 

perlityczne (700-2), po obróbce cieplnej (800-2, 900-2). 
Ż

eliwo ciągliwe jest otrzymywane z żeliwa białego w wyniku wyżarzania 

grafityzującego. Podczas tej operacji cementyt ulega rozpadowi o wydziela się tzw. 
węgiel żarzenia w postaci kłaczkowatych skupień. Żeliwo ciągliwe charakteryzuje się 
dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i plastycznymi. W zależności od 
parametrów procesu technologicznego żeliwo ciągliwe można podzielić na: białe (W), 
czarne (B), perlityczne (P). 
Staliwo 
Staliwem nazywamy stal w postaci lanej, nieobrobionej plastycznie.  Odlewy staliwne 
uzyskują ostateczny kształt po skrzepnięciu w formach, przeważnie piaskowych i 
podlegać mogą różnym operacjom technologicznym z wyjątkiem obróbki plastycznej.  
Własności mechaniczne staliw w porównaniu ze stalami obrobionymi plastycznie o takiej 
samej zawartości węgla są gorsze tylko w zakresie własności charakteryzujących 
ciągliwość i plastyczność, natomiast wytrzymałość na rozciąganie i twardość jest niemal 
taka sama. Gorsze własności plastyczne oraz mniejsza udarność staliwa są następstwem 
zachowania pierwotnej struktury, którą można usunąć tylko przez obróbkę plastyczną. 
Własności mechaniczne i spawalność staliw są wyższe niż żeliw. W porównaniu z 
ż

eliwami staliwa mają jednak gorszą lejność, są wrażliwe na działanie karbu, posiadają 

skłonność do pęcherzy. Wadą staliw jest także mały uzysk. 
Składnikami strukturalnymi występującymi w staliwie węglowym są ferryt i perlit. W 
zależności od sposobu i szybkości chłodzenia odlewu w stanie surowym w staliwie 
węglowym może wystąpić tzw. struktura globulityczna o okrągłych ziarnach lub 
struktura Widmannstättena. Struktura Widmanstättena charakteryzuje się iglastą budową 
ferrytu  osnowie perlitu i ma niekorzystny wpływ na własności mechaniczne staliwa. W 
celu usunięcia niekorzystnych struktur pierwotnych, niejednorodności składu 
chemicznego, a także naprężeń odlewniczych, odlewy staliwne poddaje się obróbce 
cieplnej, głównie wyżarzaniu ujednorodniającemu lub normalizującemu, a także 
wyżarzaniu odprężającemu. Odlewy staliwne można również hartować, a także obrabiać 
cieplno-chemicznie, stosując zasady podobne jak przy obróbce cieplnej elementów 
stalowych o zbliżonym składzie chemicznym.