Geodezja Górnicza i Inżynieria Środowiska
09.12.2003r	Dziadur Magdalena
Temat 5	„Obserwacje mikroskopowe metali i stopów“

Stopy żelaza z węglem o mniejszej zawartości węgla (poniżej ok. 2%) nazywamy stopami węglowymi, a większej zawartości (powyżej 2%) surówkami lub żeliwami (w zależności od sposobu wytworzenia).

Stale węglowe zawierają również inne dodatki np.:Mn, Si, Al konieczne do odpowiedniego odtlenienia i odsiarczenia, jak również domieszki S, P, O i in.

PODZIAŁ STALI

1.Stale dzielimy na kwaśne (więcej siarki i fosforu) i zasadowe (mniej siarki i fosforu)

• niskowęglowe (poniżej 0,25% C)

• średniowęglowe (0,25-0,6% C)

• wysokowęglowe (powyżej 0,6% C)

2.Ze względu na zastosowanie:

• konstrukcyjne (stale zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia, stale niestopowe do utwardzenia powierzchniowego i ulepszania cieplnego)

• narzędziowe (stale płytko hartujące się, stale głęboko hartujące się).

Przemiana eutektyczna i eutektoidalna zachodzą w stałych temperaturach w określonych zakresach stężeń stopów i mają charakter odwracalny.

Przemiana eutektyczna: L_c → γ_E + Fe₃C (temp. 1148^oC)

Przy chłodzeniu roztwór ciekły w składzie węgla (4,3%) ulega rozkładowi na mieszaninę eutektyczną złożoną z austenitu o składzie punktu E i cementytu. Przemiana zachodzi tylko w stopach o zawartości węgla wyżej od punktu E (2,11%)

Przemiana eutektoniczna: γ_S → α_p + Fe₃C (temp. 727^oC)

Przy chłodzeniu austenitu o składzie 0,77% C ulega rozkładowi na mieszaninę eutektoidalną ferrytu o składzie punktu P i cementytu (perlit). Przemiana zachodzi we wszystkich stopach o zawartości węgla wyżej od punktu P (0,0218%)

Układ równowagi żelazo-węgiel

Przedstawia go wykres, który ma dwie wersje: metastabilną odnoszącą się do układu

Fe- Fe₃C (linia ciągła) i stabilną opisującą układ żelazo-grafit.

Mają one znaczenie przy opisie strukturalnym różnych tworzyw metalurgicznych

Mikroskop metalograficzny wykorzystuje światło odbite od powierzchni zgładu. W jego konstrukcji muszą być uwzględnione odpowiednie oświetlacze, przekazujące światło ze źródła na powierzchnie obserwowanego zgładu. Jest to mikroskop, w którym próbka znajduje się nad obiektywem. Zasadniczymi częściami są: źródłu światła z oświetlaczem, obiektyw, okular, kamera topograficzna.

Mikroskop metalograficzny cechują następujące parametry użytkowe:

-powiększenie całkowite

-zdolność rozdzielcza

-głębia ostrości

-kontrast obrazu.

Cel ćwiczenia:

Zapoznanie się ze strukturą stali węglowych w stanie wygaszonym i strukturą żeliw.

Wyposażenie:

-mikroskopy metalograficzne

-zgłady metalograficzne

Przebieg ćwiczenia:

Przy pomocy mikroskopów metalograficznych obserwowano próbki staliw węglowych oraz żeliw. Wykonano rysunki próbek. Określano ich składniki.

Wnioski:

W obserwowanych próbkach wyodrębniliśmy m. in.:

ferryt - międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie Fe_α lub Fe_α(δ). Rozpuszczalność węgla w Fe_α jest niewielka i mocno zależna od temperatury. Zawartość węgla w ferrycie zmienia się wzdłuż linii QP,

perlit - produkt eutektoidalnej przemiany austenitu zawierającego 0,77% C. Zbudowany jest z na przemian ułożonych płytek ferrytu i cementytu,

ledeburyt przemieniony - ledeburyt poniżej 727^oC składa się z dwóch faz ferrytu i cementytu. Ferryt stanowi 35% masy,

grafit - odmiana alotropowa węgla o strukturze heksagonalnej. Gęstość grafitu jest znacznie mniejsza od żelaza; bardzo niskie są także wytrzymałość i twardość grafitu,co przedstawiają załączone szkice.