Materiały, Stale, Stale węglowe:


Stale węglowe:

Skład chemiczny:

Stal jest stopem żelaza z węglem oraz ewentualnie z innymi pierwiastkami, zawierającymi do około 2% węgla, obrabianym plastycznie, otrzymywanym w procesie stalowniczym po przejściu przez stan ciekły. Do zasadniczych domieszek zawsze występujących w stalach węglowych należą: mangan - 0,8% krzem - 0,4% fosfor - 0,05% siarka - 0,05% miedź - 0,3%  

Ponadto stal węglowa zawiera jeszcze rozpuszczone gazy, jak wodór, tlen i azot.

Wpływ składników chemicznych na własności stali:

Węgiel jest głównym składnikiem stopowym stali węglowych, silnie wpływającym na jej właściwości nawet przy niewielkich zmianach zawartości. Wzrost zawartości węgla podwyższa właściwości wytrzymałościowe stali przy obniżeniu właściwości plastycznych.. Wytrzymałość i granica plastyczności wzrastają jedynie do zawartości 0,8% węgla, ponieważ obecność cementytu wtórnego w postaci siatki powoduje kruchość stali.

Mangan występuje w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie. Podwyższa on właściwości wytrzymałościowe stali nie obniżając jej właściwości plastycznych oraz wpływa korzystnie na kujność i zgrzewalność stali. Krzem występuje w stali również w postaci roztworu stałego i podnosi właściwości wytrzymałościowe stali, a zwłaszcza granicę sprężystości, pogarszając jej zgrzewalność. 
Fosfor jest domieszką szkodliwą. Występuje on w stali w postaci roztworu stałego. Fosfor zmniejsza bardzo znacznie plastyczność stali i podwyższa temperaturę, przy której stal staje się krucha, wywołując kruchość stali na zimno.

Siarka jest również domieszką szkodliwą. Praktycznie nie rozpuszcza się ona w normalnych temperaturach w żelazie a i występuje w stali w postaci siarczku żelaza FeS, a także siarczku manganu MnS. Siarczek żelazawy FeS jest łatwo topliwy (1193oC) oraz tworzy z żelazem łatwo topliwą eutektykę (985oC), co powoduje kruchość stali na gorąco. 
Miedź występuje w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie i podwyższa jej odporność na korozję atmosferyczną.

Ze względów praktycznych klasyfikacji gatunków stali dokonuje się według składu chemicznego oraz wg ich zastosowania i własności mechanicznych lub fizycznych.

1.) ze względu na skład chemiczny:

a) stal węglowa: niskowęglowa, średniowęglowa, wysokowęglowa

b) stal stopowa: niskostopowa, średniostopowa, wysokostopowa

2.) ze względu na procentową zawartość węgla i strukturę wewnętrzną:

a) podeutektoidalna

b) eutektoidalna

c) nadeutektoidalna

3.) ze względu na stopień czystości:

a) zwykłej jakości

b) wyższej jakości

c) najwyższej jakości

4.) ze względu na zastosowanie:

a)konstrukcyjna (ogólnego przeznaczenia, niskostopowa, wyższej jakości, automatowa, łożyskowa, sprężynowa, do azotowania, do ulepszania cieplnego)

b) narzędziowa

-węglowa

-stopowa (do pracy na zimno, do pracy na gorąco, szybkotnąca)

c)specjalna:

-nierdzewna

-kwasoodporna

-magnetyczna

-odporna na zużycie

-transformatorowa

-zaworowa

-żaroodporna

-maraging

-żarowytrzymała

5) stale historyczne np. stal damasceńska

Stal węglowa (niestopowa) - obejmuje te gatunki stali, w których zawartość określonych pierwiastków jest mniejsza od pewnych wartości granicznych.

Podział:

-stale węglowe zwykłej jakości - stosowane bez dodatkowej obróbki

-stale węglowe podwyższonej jakości - często poddawane dodatkowej obróbce cieplnej lub chemicznej.

W zależności od zawartości węgla dzielimy je na:

-stale niskowęglowe - o zawartości węgla do około 0,3%

-stale średniowęglowe - o zawartości od 0,3 do 0,6%

-stale wysokowęglowe - o zawartości powyżej 0,6%

W zależności od zawartości zanieczyszczeń P i S dzielimy je na:

-stale zwykłej jakości - P + S = 0,10%

-stale wyższej jakości - P + S = 0,07%

-stale najwyższej jakości - P + S = 0,03%

W zależności od stopnia odtlenienia stale dzielimy na:

-stale uspokojone

-stale półuspokojone

-stale nieuspokojone

W zależności od zastosowania stale dzielimy na:

-stale konstrukcyjne

-stale narzędziowe

-stale o szczególnych właściwościach fizycznych i chemicznych

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, zmienić pewne właściwości fizyczne i chemiczne. Stale stopowe, zwykle bardzo drogie, używane są w zastosowaniach specjalnych, tam gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie.

Stal konstrukcyjna - stal używana do budowy konstrukcji stalowych i części urządzeń i maszyn o typowym przeznaczeniu. Gdy konstrukcja lub element urządzenia pracuje w trudnych lub ekstremalnych warunkach atmosferycznych, wytężeniowych lub cieplnych, stosuje się stale specjalne.

Stal narzędziowa - stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Cechy te osiąga się przez wysoką zawartość węgla i odpowiednią obróbkę cieplną przy narzędziach mało odpowiedzialnych oraz użycie odpowiednich dodatków stopowych połączone z odpowiednią obróbką cieplną w przypadku odpowiedzialnych narzędzi.

Stal specjalna - stal przeznaczona do specjalnych zastosowań. Stale specjalne zawierają dużą ilość dodatków stopowych, wymagają bardzo skomplikowanej obróbki cieplnej oraz wysokiego reżimu obróbki i montażu. Ze względu na wysoką cenę nie są stosowane powszechnie.



Wyszukiwarka