Wykład 5.PRZEMYSŁOWE STOPY ŻELAZA
Stal jest stopem żelaza z węglem i ewentualnie z innymi pierwiastkami, zawierającym do ok. 2% węgla, obrabianym plastycznie, otrzymywanym w procesie stalowniczym w stanie ciekłym. Stopów żelaza z węglem i innymi pierwiastkami otrzymywanych w stanie ciastowatym lub stałym nie zalicza się do stali.
Rozróżnia się stal w postaci :
kutej, nadanej przez kucie lub prasowanie na gorąco,
walcowanej, nadanej przez walcowanie na gorąco,
ciągnionej, nadanej przez ciągnienie lub walcowanie na zimno.
Staliwem nazywa się stal w postaci lanej, otrzymywanej przez odlanie i skrzepnięcie w formach, bez dalszej obróbki plastycznej.
Żeliwo jest odlewniczym stopem żelaza z węglem i ewentualnie innymi pierwiastkami (dodatkami) stopowymi, zawierającym ponad 2% węgla, który może występować w postaci związanej w cementycie (żeliwo białe) lub w postaci grafitu płatkowego (żeliwo szare), kulkowego (żeliwo sferoidalne), albo w postaci węgla żarzenia (żeliwo ciągliwe)
Żeliwo od stali różni się większa zawartością węgla, oraz występowaniem w jego strukturze węgla w postaci wtrąceń grafitu (za wyjątkiem żeliwa białego). Poszczególne gatunki żeliw różnią się m.in. postacią tych wtrąceń.
KLASYFIKACJA STALI WG POLSKICH NORM
Klasyfikacja według składu chemicznego
Stale niskostopowe (węglowe)
Stale stopowe
Do stali niskostopowych zalicza sie stale o zawartości węgla niższej od wartości granicznych podanych w tabeli:
Tablica 6.1
Granica między stalami niestopowymi i stopowymi (wg PN-EN 10020:1996)
Nazwa i symbol chemiczny pierwiastka |
Zawartość graniczna (% wagowy) |
Aluminium, Al |
0,10 |
Bór, B |
0,0008 |
Bizmut, Bi |
0,10 |
Chrom, Cr *) |
0,30 |
Cyrkon, Zr *) |
0,05 |
Kobalt, Co |
0,10 |
Krzem, Si |
0,50 |
Lantanowce, każdy |
0,05 |
Mangan, Mn |
1 ,65 **) |
Miedź, Cu *) |
0,40 |
Molibden, Mo *) |
0,08 |
Nikiel, Ni *) |
0,30 |
Niob, Nb *) |
0,06 |
Ołów, Pb |
0,40 |
Selen, Se |
0,10 |
Tellur, Te |
0,10 |
Tytan, Ti *) |
0,05 |
Wanad, V *) |
0,10 |
Wolfram, W |
0,10 |
Inne (każdy oprócz węgla, fosforu, siarki i azotu) |
0,05 |
*) Jeżeli te pierwiastki określa się dla stali w kombinacji dwu, trzech lub czterech, a ich zawartości są mniejsze niż podane w tablicy, to przy kwalifikacji stali należy dodatkowo uwzględnić zawartość graniczną wynoszącą 70% sumy poszczególnych zawartości granicznych dwu, trzech lub czterech pierwiastków
**) Jeżeli jest określona tylko maksymalna zawartość manganu, jego graniczna zawartość wynosi 1,80% i nie stosuje się zasady 70%
KLASYFIKACJA STALI WEDŁUG WŁASNOŚCI I ZASTOSOWANIA
KLASY JAKOŚCI STALI NIESTOPOWYCH
Stale niestopowe podstawowe
Stale niestopowe jakościowe
Stale niestopowe specjalne
Stale niestopowe podstawowe
Są to gatunki stali o takich wymaganiach jakościowych jakie można osiągnąć w ogólnie stosowanych procesach stalowniczych, bez dodatkowych zabiegów technologicznych.
Wyroby z tych stali nie są przeznaczone do obróbki cieplnej (z wyjątkiem wyżarzania odprężającego, zmiękczającego i normalizowania).
Z wyjątkiem manganu i krzemu, oraz granicznych zawartości C, P , S zawartość innych pierwiastków stopowych nie jest wymagana.
Nie określa się dla tych stali dodatkowych wymagań jakościowych dotyczących np. głębokiego tłoczenia, ciągnienia, kształtowania na zimno itp.
Przykłady stali należących do tych klas:
Stale miękkie niskowęglowe na taśmy i blachy walcowane na gorąco lub na zimno ogólnego zastosowania,
Stale konstrukcyjne walcowane na gorąco ogólnego zastosowania,
Stale do wyrobu walcówki do ciągnienia (do wyrobu drutu)
Stale niestopowe jakościowe
Własności tych stali w stanie obrobionym cieplnie w zasadzie nie określa się. Nie określa się również czystości metalurgicznej wyrażonej stopniem zanieczyszczenia wtrąceniami niemetalicznymi.
Przykłady stali należących do tych klas:
Stale na wyroby płaskie do kształtowania na zimno
Stale konstrukcyjne o zawartości Pmax i S max poniżej 0,045% np:
stale o podwyższonej wytrzymałości,
stale do budowy statków,
stale na wyroby ocynkowane ogniowo,
stale na butle gazowe,
stale na kotły i zbiorniki ciśnieniowe
Stale z wymaganą podatnością na odkształcenia plastyczne,
Stale konstrukcyjne z wymagana minimalna zawartością Cu,
Stale do zbrojenia betonu,
Stale szynowe,
Stale automatyczne,
Stale do ciągnienia drutu,
Stale do spęczania na zimno,
Stale sprężynowe,
Stale z wymaganymi własnościami magnetycznymi lub elektrycznymi,
Stale do produkcji blach cienkich, ocynkowanych (na opakowania),
Stale do produkcji elektrod otulonych lub drutu spawalniczego
Stale niestopowe specjalne
Charakteryzują się wyższym niż stale jakościowe stopniem czystości metalurgicznej, szczególnie w zakresie wtrąceń niemetalicznych. Są one przeważnie przeznaczone do ulepszania cieplnego lub hartowania powierzchniowego.
Przykłady stali należących do tych klas:
Stale konstrukcyjne, o określonych właściwościach wytrzymałościowych,
Stale konstrukcyjne do produkcji reaktorów jądrowych,
Stale do ulepszania cieplnego,
Stale do nawęglania,
Stale utwardzalne wydzieleniowo o wymaganej zawartości węgla minimum 0,25% i strukturze ferrytyczno-perlitycznej,
Stale do sprężania betonu,
Stale do ciągnienia drutu,
Stale do spęczania na zimno,
Stale sprężynowe,
Stale narzędziowe,
Stale o określonej przewodności elektrycznej,
Stale do produkcji elektrod otulonych i drutu spawalniczego
KLASY JAKOŚCI STALI STOPOWYCH
Stale stopowe jakościowe,
Stale stopowe specjalne.
Stale stopowe jakościowe
Maja podobne zastosowania jak stale niestopowe jakościowe, lecz wymagane własności powodują konieczność zwiększenia w nich zawartości pierwiastków stopowych powyżej wartości granicznych podanych w tabeli.
Stale te są przeznaczone do ulepszania cieplnego lub utwardzania powierzchniowego.
Do grupy stali stopowych jakościowych należą:
Stale konstrukcyjne drobnoziarniste spawalne, w tym przeznaczone do produkcji zbiorników i rurociągów pracujących pod ciśnieniem,
Stale elektrotechniczne zawierające tylko krzem lub krzem i aluminium,
Stale stopowe przeznaczone do produkcji szyn i grodzic oraz kształtowników na obudowy górnicze,
Stale stopowe przeznaczone do produkcji wyrobów płaskich walcowanych na zimno lub gorąco do dalszej przeróbki plastycznej na zimno,
Stale w których miedź jest jedynym wymaganym pierwiastkiem stopowym
Stale stopowe specjalne
Dzięki precyzyjnemu określeniu zawartości składników i składu chemicznego oraz odpowiednim warunkom wytwarzania stale te maja różnorodne własności przetwórcze i użytkowe, często uzupełniające się i utrzymywane w określonych granicach.
Do grupy stali stopowych specjalnych należą:
Stale odporne na korozję,
Stale żaroodporne i żarowytrzymałe,
Stale przeznaczone do produkcji łożysk tocznych, stale narzędziowe,
Stale maszynowe,
Stale do nawęglania,
Specjalne stale konstrukcyjne, (spawalne drobnoziarniste stale konstrukcyjne, stale odporne na korozję atmosferyczną),
Stale o specjalnych własnościach fizycznych (niemagnetyczne, magnetyczne, lub o wymaganym współczynniku rozszerzalności cieplnej)
Stale stopowe specjalne dzielą się na następujące główne kategorie:
stale odporne na korozje o zawartości węgla <1,20% i chromu >10,50% które pod względem zawartości niklu dzielą się na:
poniżej 2,50% Ni,
nie mniej niż 2,50% Ni
stale szybkotnące zawierające wraz z innymi składnikami lub bez nich
co najmniej dwa z trzech następujących pierwiastków: Mo, W lub V łącznie nie mniej niż 7% wagowych,
0,60% lub więcej węgla,
3-6% wagowych chromu
3) inne stale stopowe specjalne.
4. Przemysłowe stopy żelaza 1 Materiałoznawstwo