1

• 

 Przemiana jednej fazy w drugą wymaga zwykle 

czasu; przemiany dyfuzyjne

•  

Jak szybkość przemiany zależy od czasu i 

temperatury? Jaka jest kinetyka przemiany?

•  

Jak można spowolnić przemiany, aby otrzymać 

struktury odbiegające od stanu równowagi.

•  J

akie są własności mechaniczne nierównowagowych 

struktur? czy są lepsze, czy gorsze?

Fe



(Austeni
t)

Przemiana 

eutektoidalna

C

RSC

Fe

3

C

(cementyt)

  

(ferryt)

+

(RPC)

Przemiany fazowe

2

Przemiany Fazowe

Zarodkowanie 

– zarodki  służą jako „nasiona”, z których 

wyrastają kryształy

– szybkość przyłączania atomów do zarodka musi 

być wieksza od szybkości odrywania się atomów

– uformowany zarodek wzrasta, aż do osiągnięcia 

stanu równowagi

Siłą pędną zarodkowania jest wzrost T

– przechłodzenie
– przegrzanie

Małe przechłodzenie  niewiele zarodków – duże 

kryształy

Duże przechłodzenie  gwałtowne zarodkowanie – 

wiele zarodków, małe kryształy

3

Proces Zarodkowania

• Zarodkowanie jednorodne (homogeniczne)

 

– zarodki tworzą się w całej objętości ciekłego metalu
– wymaga znacznego przechłodzenia (zwykle 80-300°C max)

• Zarodkowanie niejednorodne 

(heterogeniczne)

– znacznie łatwiejsze, ze względu na obecność 

stabilnych „zarodków”

• Mogą to być ściany wlewnicy lub cząstki 

zanieczyszczeń w fazie ciekłej

– krzepnięcie może zachodzić z przechłodzeniem 

zaledwie  0.1 - 10ºC 

4

Szybkość Przemian Fazowych (1)

Kinetyka

 – 

dochodzenie do stanu 

równowagi w czasie; układy 
równowagi czasowej    

 Stała temparatura i pomiar przemiany w 

czasie

Fale dźwiękowe – jedna 

próbka

Przwodnictwo elektryczne

Dyfrakcja rentgenowska – wiele 

próbek

Jak mierzyć postęp przemiany?

Dylatometria

5

Szybkość Przemian Fazowych (3)

Równanie Avrami’ego =>   

y

 = 1- exp (-k

t

n

)

– k & n stałe dla danej próbki 
    (niezależne od czasu)

Cały materiał 
przemieniony 

log t

U

ła

m

e

k

 

p

rz

e

m

ie

n

io

n

y

, 

y

Stała T

ułamek 
przemieniony

czas

0.5

Umowa:

   v = 1 / 

t

0.5

Szybkość maksymalna

t

0.5

szybkość wzrasta – wzrasta 
powierzchnia, zarodki rosną

szybkość 
przemiany

6

Szybkość reakcji jest wynikiem 

zarodkowania i 

wzrostu

Przykład: stal o zaw. 0.76 %C

Zarodkowanie i Wzrost

% Perlit

0

50

100

Zarodkowanie 

Wzrost 

log

 

(czas)

t

0.5

Szybkość zarodkowania wzrasta z T

Szybkość wzrostu wzrasta z T

T tuż poniżej 

T

E

Mała szybkość zarodkowania

Szybkość wzrostu duża



kolonia 

perlitu

T średnio poniżej 

T

E



Średnia szybkość zar.

Szybkość wzrostu średnia

Szybkość zarodkowania duża

T dużo poniżej

T

E



Szybkość wzrostu mała

7

Szybkość Przemian Fazowych (4)

• Ogólnie, szybkość wzrasta, gdy  T 

v = 1/

t

0.5

 = A e 

-Q/RT

– R = stała gazowa
– T = temperatura (K)
– A = współczynnik (stała)
– Q = energia actywacji

Równanie Arrheniusa

v - często małe: 
równowaga nie 
jest możliwa!

8

Szybkość Przemian Fazowych (2)

Żelazo i Stal

• Stal

 – stop żelaza zawierający do ok. 2% węgla

• Stale Niestopowe

 – stale zawierające ok. 0.03% 

do 1.2% C 

(oraz niewielką zawartość innych pierwiastków 

pochodzących z procesu wytwarzania) 

• Stale Stopowe

 – znacząca zawartość innych 

pierwiastków (np. Ni, Cr, Mo, W, V, .....)

– niskostopowe (mniej niż 5% każdego z pierwiastków)
– wysokostopowe (więcej niż 5% jednego z pierwiastków)

• Stale Odporne na Korozję - stale

zawierające co 

najmniej 10,5% Cr i nie więcej niż 1,2% C

,

 

• Żeliwa

 - 2 - 4% C

9

Stal – ważny materiał 

konstrukcyjny

• Fe – piąty pierwiastek w skorupie ziemskiej
• może być wytwarzana stosunkowo tanio i w 

dużych ilościach do szerokiej gamy 
zastosowań

• wykazuje niezwykle szeroki zakres własności 

mechanicznych

• łatwość recyklingu

10

stale

 – 

szeroko stosowany materiał 

konstrukcyjny (ok. 80% masy wszystkich 
stopów stosowanych w przemyśle) – 
Dlaczego?

Stal niestopowa

• Stal miękka

 – stop żelaza i ok. 0.1 - 

0.25% C 

(stal ogólnego zastosowania, używana, gdy 

ważna jest plastyczność, np. karoserie samochodowe, 
konstrukcie łączone przez spawanie)

• Stal średniowęglowa

 - 0.20 - 0.50% C 

(narzędzia rolnicze, wały, skrzynie biegów, niektóre 
narzędzia, itp..)

• Stal wysokowęglowa

 – więcej niż 0.50% C 

(gdy twardość i wytrzymałość jest bardziej pożądana niż 
plastyczność – narzędzia, piły, młoty, wiertła, nożyce itp. 

11

Struktura krystaliczna żelaza (1)

12

Żelazo alfa (, 

ferryt

) występuje do 912°C 

Żelazo gamma (, 

austenit

) wyst. między 912 and 

1394°C

Żelazo delta (, 

ferryt delta

) wyst. od 1394°C do 

temperatury topnienia, 1538°C

komórka elementarna 
ferrytu

komórka elementarna 
austenitu

Struktura krystaliczna żelaza (1)

13

Atomy węgla są małe i zajmują miejsca pomiędzy atomami 
żelaza

Dwa rodzaje luk, w których mogą znajdować się 
atomy węgla w strukturach RPC i RSC

Luki w strukturze RSC

Luki w strukturze RPC

14

Przemiany Fazowe w Stalach

• 

Może zachodzić w:

 

...727ºC

 

...poniżej 727ºC (“przechłodzenie”)

• 

Przem. Eutektoidalna w Fe-C







+

Fe

3

C

0.76% C

0.022% C

6.7% C

  

  

  

  

  

  

  

  

  

Fe

3

C

1600

1400

1200

1000

800

600

400

0

1

2

3

4

5

6

6.7

L



(austenit)

+L



 +Fe

3

C

 +Fe

3

C

L+Fe

3

C



(Fe)

C

o

 

, % mas. C

1148°C

T(°C)



ferryt

727°C

Eutektoid:

                   T

transf

.

 = 727

º

C

T

Przechłodzenie T

transf.

 < 727



C

0

.7

6

0

.0

2

2

15

Przemiana Eutektoidalna 

(Perlityczna)

Perlit gruby     



  powstaje w wyższej T – bardziej 

miękki

Perlit drobny   



  powstaje w niższej T   - twardszy

Konieczna 

dyfuzja C 











•  Wzrost perlitu z austenitu:















kierunek 

wzrostu 

perlitu

Austenit ()

grnica 

ziarna 

cementyt (Fe

3

C)

Ferryt ()



•  Szybkość
   przemiany 
   wzrasta z T.

675°C 

(T mniejsze)

0

50

y

 (

%

 p

e

rl

it

u

)

600°C 

(T  większe)

650°C

100

16

Wykresy przemian fazowych

Układ fazowy Fe – C nie uwzględnia czasu 
potrzebnego na osiągniecie stanu równowagi, tzn. że:

Układ Fe – C nie rozróżnia wolnego i szybkiego 
chłodzenia. 

Wolne 
chłodzenie

mikrostruktur
a Fe-Fe

3

C

Szybkie 
chłodzenie

Martenzyt

Jaka mikrostruktura pomiędzy tymi szybkościami?
- Wykresy Czas – Temperatura – Przemiana 

dyfuzja

brak dyfuzji

17

Wykresy Przemian 

Izotermicznych

•  Układ Fe-C, C

o

 = 0.76 wt. % 

C
•  Przemiana w T = 675°C.

100

50

0

1

102

104

T = 675°C

y

, 

%

 p

rz

e

m

ia

n

y

czas (s)

400

500

600

700

1

10

10

2

10

3

10

4

10

5

0%

pe

rlit

10

0%

50

%

Austenit (stabilny)

T

E

 

(727C)

Austenit 

(niestabilny)

Perlit

T(°C)

czas (s)

przemiana izotermiczna w 675°C

Krzywe na wykresach 
CTP mają kształt litery 
c, gdyż zarówno w 
pobliżu temperatury 
równowagi, jak i w 
temperaturach 
niskich, w których 
ustają procesy 
dyfuzyjne, czas 
potrzebny do 
rozpoczęcia 
przemiany jest bardzo 
długi

18

•  Skład Eutektoidalny, C

o

 = 0.76 wt. % C

•  Początek w T > 727°C
•  Gwałtowne chłodzenie do 625°C i izotermiczne 
wytrzymanie

Wpływ historii chłodzenia

400

500

600

700

0%

pe

rlit

10

0%

50

%

Austenit (stabilny)

T

E

 (727C)

Austenit 

(niestabilny)

Perlit

T(°C)

1

10

102

103

104

105

czas (s)

 



 



Poszczególne 
krzywe na 
wykresie dotyczą 
zwykle początku 
przemiany, 50% 
przemiany i końca 
przemiany

19

Przemiany w stopie 

nadeutektoidalnym

Skład nadeutektoidalny – cementyt nadeutektoidalny, 
tzw. 

cementyt wtórny 

lub

 cementyt drugorzędowy 



C

O

 = 1.13% mas. 

C

T

E

 (727°C)

T(°C)

czas (s)

A

A

A

+

C

P

1

10

10

2

10

3

10

4

50
0

70
0

90
0

60
0

80
0

A

+

P

Fe

3

C

 (

ce

m

e

n

ty

t)

1600

1400

1200

1000

800

600

400

0

1

2

3

4

5

6 6.7

L



(austenit)

+L



 +Fe

3

C

 +Fe

3

C

L+Fe

3

C



(Fe)

C

o

 

, %C

T(°C)

727°C

T

0

.7

6

0

.0

2

2

1

.1

3

20

Nierównowagowe Produkty 

Przemiany

•  Bainit:

    -  listwy lub płytki z długimi wydz. 
Fe

3

C

    - przem. pośrednia

•  Wykres CTPi

Fe

3

C

(cementyt)

5 m

(ferryt)

10

10

3

10

5

czas (s)

10

-1

400

600

800

T(°C)

Austenit (stabilny)

200

P

B

T

E

0%

10

0%

50

%

granica perlit/bainit

A

A

100% bainit

100% perlit

Przemianę austenitu w bainit 
nazywa się 

przemianą 

bainityczną

. Przemiana ta 

wykazuje pewne cechy 
przemian dyfuzyjnych oraz 
bezdyfuzyjnych i z tego 
względu jest również nazywana 
przemianą pośrednią. Bainit jest 
mieszaniną przesyconego 
ferrytu i węglików.

21

Wykresy CTPi

CP – perlit gruby

CF – perlit 
drobny

A – austenit

M – martenzyt

B – bainit

22

Wykresy CTPc

Dla praktyków 
większe znaczenie 
mają wykresy 

CTPc

, 

gdyż podczas 
przemysłowej 
obróbki cieplnej 
zachodzi ciągła 
zmiana temperatury 
obrabianych 
elementów. 
Jakościowo wykresy 

CTPc

 są względem 

wykresów CTPi 
przesunięte w prawo 
oraz w kierunku 
niższych temperatur.

23

Obróbka cieplna stali

• Jeżeli stal ma być twarda i wytrzymała, musi 

zostać zahartowana; jest jednak wtedy krucha

• Jeżeli wymagana jest duża plastyczność, to 

stal powinna byc chłodzona bardzo wolno. 
Wtedy stal jest miękka i formowalna, jednak 
wykazuje małą wytrzymałość i twardość

• Jeżeli wymagana jest zarówno wytrzymałość i 

plastyczność, to należy dodać pierwiastków 
stopowych; to jednak znacznie podraża stal

24

a) Wyżarzanie

b) Hartowanie

Podstawy Obróbki cieplnej stali

c)

c) Odpuszczanie

czas (s)

10

10

3

10

5

10

-1

400

600

800

T(°C)

Austenit (stabilny, jednorodny)

200

P

B

T

E

0%

10

0%

50

%

A

A

M + A

M + A

0%

50%
90%

a
)

b)

We wszystkich tych 
procesach stal jest 
nagrzewana stosunkowo 
wolno do zadanej 
temperatury, 
wytrzymywana i 
chłodzona.

Szybkość chłodzenia

 

decyduje o 
mikrostrukturze, a więc 
też o 

własnościach 

mechanicznych

25

Wpływ Pierwiastków Stopowych

Pierwiastki stopowe opóźniają przemianę                  

 

  + Fe

3

C

  (wyjątek: Co)

T(°C)

10

-1

10 10

3

10

5

0

200

400

600

800

czas (s)

M(start)

M(90%)

przesunięcie 

od A do B 

B

A

T

E

Pierwiastki, które nie tworzą węglików w stalach:

 

Ni, Co, Si, 

Al, (Mn)

Pierwiastki węglikotwórcze:

 

Cr, W, Mo, V, Ti, Nb

 

Rodzaje węglików w 
stalach:

M

3

C

- Fe

MC

- V, W, Mo, Nb, Ti

M

7

C

3

- Cr

M

23

C

6

  - Cr, także W, Mo   

  M

2

C

- W, Mo

Zmiana T

eutektoid

 

 

Te

m

p

.E

u

te

to

id

 

(°

C

)

% mas. pierwiatska

Ni

Mn

Cr

W

Si

Mo

Ti

Pierwiastki 
austenitotwór
cze

Pierwiastki 
ferrytototwór
cze

26

Wpływ Pierwiastków Stopowych

Pierwiastki 
węglikotwórcze: 
Cr, W, Mo, V, Ti, 
Nb, 

Pierwiastki, które nie tworzą węglików w 
stalach:
Ni, Co, Si, Al, (Mn)

Rodzaje 
węglików w 
stalach:

M

3

C - Fe

MC - V, W, Mo, 
Nb, Ti
M

7

C

3

- Cr

M

23

C

6

 - Cr, także 

W, Mo
M

2

C - W, Mo

27



 (RSC)

                          



 (RPC)

                                           

 + 

Fe

3

C

Tworzenie Martenzytu

wolne 
chłodzenie

odpuszczanie

hartowani
e

M (TPC)

M = martenzyt

 

struktura kryst. 

tetragonalna przestrzennie centrowana 
(TPC, gdy C > 0.15% mas.)
TPC       mało systemów poślizgu      

twarda, krucha

Przemiana 
bezdyfuzyj
na

28

przemiana   w M

  - jest bardzo szybka!
  - % przem. zależy tylko od 
T

Przemiana Martenzytyczna

Igły (płytki) Martenzytu

Austenit szczątkowy

6

0

 

m

10

10

3

10

5

czas (s)

10

-1

400

600

800

T(°C)

Austenit

200

P

B

T

E

A

A

M + A

M + A

M + A

0%

50%

90%

0%

10

0%

50

%

• Austenit może zawierać do ok. 

10% at. węgla, który może 

pozostać w roztworze w wyniku 

szybkiego chłodzenia

• Podczas chłodzenia zachodzi 

przemiana fazy   w fazę 

• Resultat: przesycony roztwór 

stały węgla w ferrycie.

• Ferryt nie ma już struktury 

regularnej, lecz tetragonalną. 
Jest to 

martenzyt

. 

szybkość krytyczna

29

Tworzenie martenzytu

• Martenzyt 

tworzy się, gdy atomy węgla mają zbyt mało 

czasu aby przedyfundować i utworzyć ferryt i cementyt 
(perlit). 

• Minimalna szybkość chłodzenia zapewniająca utworzenie 

martenzytu nazywa się

 

krytyczną szybkością 

chłodzenia

.

•  Krytyczna szybkość chłodzenia zależy od zawartości 

węgla (i pierwiastków stopowych)

: 

mniej węgla – wieksza szybkość krytyczna

• Przemiana martenzytyczna jest procesem 

bezdyfuzyjnym

. 

Martenzyt jest fazą metastabilną 

tylko dlatego, że dyfuzja węgla została zatrzymana

. 

• Gdy martenzyt zostanie ogrzany do temperatury, w której 

atomy węgla staną sie ruchliwe, to atomy węgla 
oddyfundują z zajmowanych pozycji i utworzą węgliki

.

Tworzenie Martenzytu - 

Krystalografia

30

Strukturę krystaliczną martenzytu można uzyskać ze 
struktury austenitu w rezultacie jednorodnej deformacji 
struktury krystalicznej, która jest nazywana 

deformacją 

Baina

.  Bain wykazał, że w dwie komórki elementarne 

austenitu można wrysować elementarną tetragonalną 
komórkę, a następnie po jej spęczeniu w kierunku osi c o 
ok. 19% i wydłużeniu w kierunkach osi a o ok. 14% 
otrzymuje się komórkę elementarną martenzytu.

31

Własności martenzytu

Wpływ zawartości węgla na parametr komórki 
austenitu i parametry a i c martenzytu

c/a = 1 + 0,045 A (% 
C)

32

Martenzyt

•Szybkość przemiany martenzytycznej jest porównywalna 

z szybkością rozprzestrzeniania się dźwięku w stali.

•Wzrost poszczególnych płytek martenzytu zachodzi 

bardzo szybko.

•Postęp przemiany, w miarę obniżania temperatury, jest 

realizowany dzięki tworzeniu się nowych płytek

33

Martenzyt

Dwa typy martenzytów: 

martenzyt listwowy

 (masywny) 

oraz 

martenzyt płytkowy

 (zbliźniaczony lub iglasty). 

W 

martenzycie listwowym

 odkształcenie Baina zachodzi 

jedynie w wyniku poślizgu - duża gęstość dyslokacji, (10

15

 - 

10

16

 m

–2

). 

W 

martenzycie płytkowym

 odkształcenie Baina prowadzi do 

powstania bardzo dużej liczby drobnych (o grubości ok. 5 nm) 
bliźniaków oraz również do zwiększenia gęstości dyslokacji

34

Tworzenie martenzytu

Przemiana austenitu w martenzyt 
rozpoczyna się w temperaturze 

M

s

 

(

Martensite start

) Przemiana 

przebiega w miarę obniżania 
temperatury aż do osiagnięcia 
temperatury 

 M

f 

 (

Martensite finish

) 

Temperatury M

s

 i M

f

 zależą silnie od 

zawartości węgla.

 

Ze względu na bardzo duże znaczenie 
praktyczne temperatury M

s

 w stalach, 

czyniono wiele prób mających na celu 
ustalenia zależności między składem 
stali i temperaturą M

s

. Jedna z takich 

zależności ma postać:

Ms ( ̊C) = 561 − 474 · (% C) − 33 · (% Mn) − 17 · (% Ni) − 17 · (% 
Cr) − 21 · (% Mo)

35

Własności martenzytu

Martenyt jest kruchy 

bo:

• atomy węgla są uwięzione w 

lukach, które sa od nich mniejsze 
– powstają duże naprężenia;

• powstaje olbrzymia liczba 

dyslokacji (jak podczas 
odkształcenia plastycznego); 
dyslokacje te blokują poślizg 
innych dyslokacji;

• struktura krystaliczna ma 

mniejszą symetrię: tetragonalną 
a nie regularną.

36

Hartowność

Hartownością

 nazywamy zdolność stali do 

tworzenia struktury martenzytycznej w procesie 
hartowania

Wszystkie pierwiastki 
stopowe przesuwają 
wykresy CTP w prawo 

Wyjątek: Co

Więcej 
pierwiastków 
stopowych 

Lepsza Hartowność

Najmniejszą szybkość 
chłodzenia, przy której nie 
tworzą się jeszcze dyfuzyjne 
produkty przemiany austenitu, 
nazywa się 

krytyczną 

szybkością chłodzenia

37

Hartowność

Próba  Jominy'ego

Zależność twardości od odległości od czoła próbki

24°C woda

próbka 

(nagrzana do  )

zeszlifowanie

Pomiar 
twardości 
(Rockwell C)

Tw

a

rd

o

ść

, 

H

R

C

Odległość od czoła 

38

Dlaczego twardość zmienia się z 

odległością?

odległość od czoła

Tw

a

rd

o

ść

, 

H

R

C

20

40

60

0

1

2

3

600

400

200

A 

M

 A

 



  P

0.1

1

10

100

1000

T(°C)

M(s)

czas (s)

0

0%

100%

M(f)

M

art

en

zy

t

M

art

en

zy

t +

 Pe

rlit

Dro

bn

y P

erl

it

Pe

rlit

39

•  Wpływ ośrodka chłodzącego:

Ośrodek

powietrze

olej

woda

Intens. chłodzenia

mała

średnia

duża

Twardość

mała

średnia

duża

•  Wpływ kształtu:
    

Gdy wzrasta stosunek powierzchni do objętości:

         - szybkość chłodzenia wzrasta
         - twardość wzrasta

Położenie

środek

powierzchnia

Szybkość 

chłodzenia

mała

duża

Twardość

mała

duża

Hartowanie

40

Hartowność - "efekt masy"

41

Odpuszczanie Martenzytu

Odpuszczanie

 - Obróbka 

cieplna, polegająca na 
nagrzaniu (

do 

temperatury poniżej 
temp. przemiany

) 

zahartowanej stali w celu 
poprawy własności 
plastycznych (

ciągliwości 

i udarności

)

Jedną z najlepszych 
kombinacji własności 
wytrzymałościowych i 
plastycznych uzyskują 
stale po odpuszczaniu 
struktury 
martenzytycznej.

42

Odpuszczanie Martenzytu

•  eliminacja kruchości martenzytu,
•  redukcja naprężeń hartowniczych.

•  

Spadek R

m

, R

e

 lecz wzrost % A

•  

 

Bardzo drobne (dyspersyjne) 

cząstki

 

Fe

3

C 

są otoczone przez 





9

 

m

Re (MPa)

Rm (MPa)

800

1000

1200

1400

1600

1800

30

40

50

60

200

400

600

Temp.

 

(°C)

%A

Rm

Re

%A

43

Pierwiastki Stopowe i 

Odpuszczanie

Odpuszczanie 
stali 
stopowych

1. Opóźnienie 

spadku twardości

2. Nowe węgliki 

stopowe

3. Umocnienie 

Dyspersyjne

44

Zmiany Strukturalne podczas 

Odpuszczania

• Stdium I (do 250

o

C)

– Zarodkowanie weglików przejściowych (lubczęściowa 

utrata tetragonalności martenzytu

• Stadium II (200 - 300

o

C)

– Rozkład austenitu szczątkowego na ferryt i cementyt

• Stadium III (250 - 350

o

C)

– Zamiana weglików przejściowych przez cementyt; całkowita 

utrata tetragonalności martenzytu

• Stadium IV (powyżej 350

o

C)

– Rozrost i sferoidyzacja cementytu; rekrystalizacja osnowy 

ferrytycznej

• Stadium V – tylko w stalach stopowych (powyżej 

450

o

C)

– Zamiana cementytu przez wegliki stopowe, twardość wtórna

Przegląd Przemian Fazowych w 

Stalach

Austenit

Perlit + 

faza przedeutektoidalna

Bainit

Martenzyt

wolne 
chłodzenie

umiarkowan
e chłodzenie

gwałtowne 
chłodzenie

martenzyt odpuszczony 

(ferryt + węgliki)

podgrzanie

46

Wyżarzanie: 

nagrzanie do 

T

wyż

 + wolne chłodzenie

Obróbka cieplna 

Rodzaje  

Wyżarzania

•  

Wyżarzanie rekrystalizujące

    

• 

Odprężanie

:  Zmniejszenie

   naprężeń wywołanych przez: 

-odkształcenie plastyczne 

-niejednorodne chłodzenie 

-przemiany fazowe.

• 

Normalizowanie (stali)

Nagrzanie powyżej T

E

 &  

b. wolne chłodzenie

(drobne ziarno).

•  

Homogenizacja

Nagrzanie do 
temperatury poniżej 
solidus w celu 
ujednorodnienia składu 
chemicznego 

•  

Sferoidyzacja 

 (stali): 

    

Zmiękczanie stali w celu uzyskania 

    lepszej obrabialności. Nagrzanie  

         tuż poniżej T

E

 & wytrzymanie 

               15-25

 

h.

Normalizowanie

47

48

Sferoidyzacja

Wyżarzanie sferoidyzujące
- poprawia obrabialność i 
formowalność

- zwykle obróbka podkrytyczna – 
bez przemiany fazowej

- 

perlit

 zmienia swoją morfologię z 

płytkowej na kulkową

49

Własności Mechaniczne

•  Więcej % C:  R

m

 i R

e

 wzrastają, %A maleje.

•  Wpływ % C

C

o 

< 0.76 % C

Pod

eutekt.

Perlit 

ferryt (miękki)

C

o

 > 0.76 % C

Nad

eutekt.

Perlit

Cementyt

(twardy)

300

500

700

900

1100

Re(MPa)

Rm(MPa)

% C

0

0.5

1

hardness

0

.7

6

Pod-

Nad-

% C

0

0.5

1

0

50

100

%A

U

d

a

rn

o

ść

 (

Iz

o

d

, 

ft

-l

b

)

0

40

80

0

.7

6

Pod

Nad-

50

Układ Fe-C: Własności 

Mechaniczne 

•  Perlit drobny vs. Perlit gruby vs. sferoidyt

•  Twardość:

•  Plastyczność (%):

drobny > gruby > sferoidyt
drobny < gruby < sferoidyt

80

160

240

320

%C

0

0.5

1

HB

perlit 

drobny

perlit  

gruby

sferoidyt

Podeut.

Nadeut.

0

30

60

90

%C

 (

%

 R

p

o

w

.)

perlit 

drobny

perlit  

gruby

sferoidyt

Podeut.

Nadeut.

0

0.5

1

51

Własności Mechaniczne (cd)

•  Perlit drobny vs. Martenzyt:

•  Twardość:  drobny perlit << martenzyt

0

200

% C

0

0.5

1

400

600

HB

martenzyt

drobny perlit

Podeut.

Nadeut.

52

Podsumowanie: Opcje Procesów

Austenit ()

Bainit

( + Fe

3

C płytki/igły)

Perlit

( + płytki Fe

3

C +  

fazy przedeutektoid.

Martenzyt

(faza TPC 

przemiana 

atermiczna

Martenzyt 

Odpuszczony 

 ( + b. drobne 

Cząstki Fe

3

C)

wolne 

chłodzenie

średnie  

chłodzenie

szybkie 

chłodzenie

ogrzanie

W

y

tr

zy

m

a

ło

ść

C

ią

g

liw

o

ść

martenzyt 

bainit 

drobny perlit 

gruby perlit 

sferoidit

Ogólny Trend

53

Przykład – Stale szybkotnące

Skład 
Chemiczny

C 

0.7 - 

1.6%
W

0 - 20%

Mo

0 - 10%

Cr

4 - 5%

V

1 - 5%

Co

0 - 15%

Wymagania:

• Duża twardość
• Odporność na mięknięcie w 

podwyższonej 
temperaturze

• Odporność na pękanie 

(udarność)

• Odporność na ścieranie

54

Stale Szybkotnące II

Pierwiastki 
węglikotwórcze:

V

MC

W

M

6

C, MC, M

2

C

Mo

M

6

C, MC

Cr

M

32

C

6

,

55

Obróbka termomechaniczna

Jednoczesne zastosowanie obróbki cieplnej i 
przeróbki plastycznej

Cel:

 Rozdrobnienie mikrostruktury

Stale HSLA

  - 

H

igh 

S

trength 

L

ow 

A

lloy Steels

Stale mikrostopowe, stale z mikrododatkami

Skład chemiczny:

max. 0,2% C
1.5% Mn
Nb, Ti, V, Al < 0.15%

56

Kontrolowane walcowanie

57

Stale dwufazowe (DP)

58

Mikrostruktury z układu Fe - C

Ferryt

Ferryt + Perlit

59

Mikrostruktury z układu Fe - C

Ferryt + Perlit

Struktura 
Widmanstattena

60

Mikrostruktury z układu Fe - C

Ferryt + Perlit

Mikroskop 
Elektronowy

Mikroskop 

świetlny

61

Mikrostruktury z układu Fe - C

Perlit + Cementyt II (wtórny)

62

Mikrostruktury po chłodzeniu

Martenzyt

Martenzyt + 
Austenit 
szczątkowy (biały)

63

Mikrostruktury po chłodzeniu

Bainit górny

Bainit dolny

64

Mikrostruktury po chłodzeniu

Drobny perlit (ciemny)

65

Mikrostruktury po odpuszczaniu

Martenzyt odpuszczony

Mikroskop 

świetlny

Mikroskop 

elektronowy 

transmisyjny

66

Mikrostruktury po odpuszczaniu

Sferoidyzacja cementytu

Mikroskop 

elektronowy 

transmisyjny

Mikroskop 

świetlny

67

Żeliwa

Żeliwo

 – Stop Fe-C z zawartością węgla większą  

niż 2% C

Rodzaje żeliw:

Szare

 (najpowszechniejsze)

Białe

 (najbardziej kruche)

Ciągliwe

 (wyższej jakości)

Sferoidalne

68

Żeliwo szare

69

Żeliwo szare

70

Żeliwo białe

71

Ledeburyt

72

Żeliwo ciągliwe

73

Żeliwo sferoidalne