WBM st. dz. inż.

Semestr 2

Temat: STOPY ŻELAZO - WĘGIEL DO 2,11% C.

1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze strukturą budowy stali węglowych w zależności od ilości węgla.

2. PODSTAWOWE WIADOMOŚCI

Stal jest to stop żelaza z węglem o zawartości węgla do 2,11%. W celu uzyskania określonych własności stali wprowadza się domieszki pod postacią takich pierwiastków jak: mangan, krzem, fosfor, siarka oraz małe ilości miedzi, chromu i niklu. Stal nie przerabiana plastycznie, stosowana w postaci odlewów nazywa się staliwem. Ze względu na skład chemiczny rozróżniamy stale stopowe i węglowe. Ze względu na zawartość węgla stale możemy podzielić na:

- niskowęglowe do 0,25% C

- średniowęglowe 0,25 - 0,6 % C

- wysokowęglowe powyżej 0,6% C

Składniki strukturalne stali:

Ferryt - roztwór stały węgla w żelazie α. Maksymalna rozpuszczalność węgla w żelazie α wynosi 0,02% w temperaturze 723^oC. W temperaturach normalnych rozpuszczalność zmniejsza się do 0,008%. Do temp. 770⁰C ferryt jest ferromagnetyczny a powyżej tej temperatury jest paramagnetyczny.

Austenit - jest to roztwór stały węgla w żelazie γ. Rozpuszczalność węgla w żelazie γ wynosi do 2,11% w temperaturze 1140^oC. Rozpuszczalność zmniejsza się do 0,8% w temperaturze 727⁰C. Austenit jest trwały w temperaturze powyżej 727⁰C.

Cementyt - rozróżnia się cementyt pierwotny, wtórny wydzielający się w stanie stałym z austenitu i trzeciorzędowy wydzielający się z ferrytu.

Perlit - jest to eutektoidalna mieszanina ferrytu i cementytu zawierająca 0,8%C. Powstaje z rozkładu austenitu w temp.727⁰C. Ma on budowę pasemkową w postaci na przemian ułożonych płytek ferrytu i cementytu.

Ledeburyt - jest to eutektyczna mieszanina austenitu i cementytu, tworząca się przy krzepnięciu z cieczy o zawartości węgla 4,3% w temp. 1148⁰C.

3. PRZEBIEG ĆWICZENIA

Otrzymaliśmy do zbadania trzy próbki stali węglowej, wytrawionej w 4%HNO₃. Naszym zadaniem na podstawie obserwacji pod mikroskopem przy 100 - krotnym powiększeniu było określenie struktury danej próbki.

1. stal podeutektoidalna o zawartości węgla 0,25%

widok próbki pod mikroskopem

Próbka ta składa się perlitu i ferrytu, jest to struktura pasmowa wynikająca z tego, że jest to stal po obróbce plastycznej. Mała zawartość węgla wpływa na bardzo małą zawartość perlitu, który występuje w postaci pasmowo ułożonych punktów na rysunku zaznaczonych jako ciemne pasma.

2. stal eutektoidalna o zawartości węgla 0,8%

widok próbki przy 100 - krotnym powiększaniu

Zauważyć możemy duże nieregularne ziarna o kolorze perłowym (perlit) pomiędzy którymi nie ma wyraźnych granic.

Aby lepiej zidentyfikować ziarna obserwowaliśmy go przy 250 - krotnym powiększeniu.

Jest to perlit płytkowy, gdzie ferryt i cementyt występują w formie na przemian leżących płytek.

3. stal nadeutektoidalna o zawartości węgla 1,3%

widok próbki pod mikroskopem

Prawie cała struktura to perlit oddzielony cementytem występującym w niewielkich ilościach. Podczas obserwacji zauważyliśmy, iż na brzegach próbka ma strukturę inną niż w środku. Na zewnątrz próbka była błyszcząca a w miarę oddalania się od brzegów próbka matowiała.

4. WNIOSKI

Na podstawie badań mogliśmy określić skład stali, oraz rozkład węgla wzdłuż przekroju próbki. W próbce ze stali nadeutektoidalnej zauważyliśmy nieuzbrojonym okiem różnice w połysku badanej próbki. Świadczy to o tym, iż im bliżej środka próbki tym większa zawartość węgla. Taki rozkład węgla spowodowany jest obróbką cieplną która spowodowała utlenienie węgla i odwęglenie powierzchni próbki. Jest to niekorzystny efekt ponieważ na powierzchni stal jest miękka i plastyczna. W próbkach występowały jasne pola, które w stali podeutektoidalnej rozpoznawane były jako ferryt charakteryzujący się obłym kształtem, natomiast w sali nadeutektoidalnej był to cementyt charakteryzujący się ostrymi krawędziami.

perlit

---