Sprawozdanie: ”Stale węglowe i żeliwa” 14-03-2000

Zespół ćwiczeniowy nr 1

Wykonawca: Kwiatkowski Norbert grupa B7

Metale i ich stopy dzieli się zwykle na dwie grupy: żelazo i jego stopy oraz metale nieżelazne i ich stopy. Stopy żelaza są najważniejszą grupą stopów stosowaną przez człowieka.

Stal jest przerobionym plastycznie, technicznym stopem żelaza z węglem zawierającym do 2.11%C oraz inne pierwiastki pochodzące z surowców i paliw lub dodawane celowo. Pierwiastki występujące w stalach można podzielić na trzy grupy:

*Konieczne ze względów metalurgicznych: Mn, Si, Al.

*Te, których usuwanie jest ekonomicznie nieopłacalne: S, P, O, N, H

*Wprowadzane celowo: Mn, Si, Cr, Mo, W, V, Cu, B

Fazy i składniki strukturalne układu żelazo-węgiel i ich własności:

FERRYT jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w żelazie α. Powstaje przez wchodzenie atomów węgla do luk oktaedrycznych i tetraedrycznych. Rozpuszczalność węgla nie przekracza 0,022%. Jako oddzielny składnik występuje w stalach podeutektoidalnych, ale również wchodzi w skład perlitu i ledeburytu przemienionego.

FERRYT δ jest roztworem stałym w wysokotemperaturowej odmianie żelaza α. Rozpuszczalność węgla wynosi 0,09%C.

AUSTENIT jest roztworem stałym międzywęzłowym węgla w Fe-χ. Rozpuszczalność węgla 2.11%.Ze względu na typ sieci ma największą gęstość ze wszystkich faz układu. W warunkach równowagi nie może istnieć poniżej temp. 727⁰C.

PERLIT jest euktektoidem o zawartości 0,77%C. Powstaje w wyniku przemiany eutektoidalnej, która zachodzi w temp. 727⁰C. Jest zbudowany na przemian z płytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości 7:1.

LEDEBURYT jest mieszaniną eutektyczną austenitu i cementytu. Powstaje z roztworu ciekłego o zawartości 4,3%C. Jest składnikiem strukturalnym surówek białych. Poniżej temp. 727⁰C występuje jako ledeburyt przemieniony w wyniku przemiany austenitu ledeburytycznego w perlit.

CEMENTYT jest węglikiem żelaza o strukturze rombowej. Zawiera 6,67%C.Ze względu na znaczny udział wiązania metalicznego ma własności metaliczne.

GRAFIT jest składnikiem strukturalnym surówek szarych i pstrych. Jest on odmianą alotropową węgla o strukturze heksagonalnej. W surówkach występuje w postaci płatkowej lub kulistej(sferoidalnej). Może wydzielać się bezpośrednio z fazy ciekłej lub powstawać w wyniku rozkładu cementytu.

Zastosowanie stopów Fe-C w zależności od ilości w nich węgla.

Zastosowanie stali jest uwarunkowane jej własnościami i jakością. Własności zależą z kolei od zawartości węgla i domieszek.

Podział stali węglowych:

1. Konstrukcyjne

2. Narzędziowe

3. O szczególnych własnościach

Wśród stali konstrukcyjnych wyróżnia się stale

1. Węglowe,

2. Niskostopowe o podwyższonej wytrzymałości

3. Do nawęglania

4. Do azotowania

5. Do ulepszania

6. Sprężynowe

7. Łożyskowe

W stalach konstrukcyjnych zawartość pierwiastków stopowych nie przekracza zwykle kilka procent. Jedynie w łożyskowych zawartość C wynosi ok. 1%, a w pozostałych przypadkach zawartość C nie przekracza 0,7%.

Stale narzędziowe są zwykle stalami wyżej węglowymi. Wyróżniamy:

1. Węglowe

2. Do pracy na zimno

3. Do pracy na gorąco

4. Szybkotnące

W grupie stali o szczególnych własnościach wyróżnia się stale:

1. Odporne na korozję i utlenianie

2. O szczególnych własnościach magnetycznych

Żeliwa

Żeliwa są stopami odlewniczymi na osnowie żelaza o zawartości węgla 2,0-3,8% szeroko stosowanymi w budowie maszyn.

Żeliwo białe nazwa pochodzi od jasnego przełomu . Cały węgiel jest związany, zawiera w strukturze ledeburyt przemieniony z perlitem lub cementytem pierwotnym. Jest ono twarde, ale kruche.

Żeliwo szare nazwa przechodzi od ciemnego przełomu spowodowanego obecnością grafitu. Własności żeliw szarych zależą nie tylko od struktury osnowy metalicznej, ale ale również od postaci grafitu.

Dużą popularność zdobyły żeliwa szare dzięki takim zaletą jak:

1. Łatwość odlewania.

2. Możliwość ograniczenia obróbki skrawaniem

3. Dobra wytrzymałość

4. Duża zdolność tłumienia drgań

5. Dobra odporność na ścieranie

6. Mała rozszerzalność cieplna

7. Niski koszt wytwarzania

Do wad żeliw należy zaliczyć głównie ich małą ciągliwość i udarność oraz małą wytrzymałość na rozciąganie.

Żeliwa sferoidalne grafit występuje w postaci sferoidalnej, co poprawia własności mechaniczne żeliwa.

Żeliwa ciągliwe należą one do gatunku żeliw mających, podobnie jak żeliwa sferoidalne, pewną ciągliwość, ale w odróżnieniu od nich własności te są nadawane przez odpowiednią obróbkę cieplna.

Próbka nr 6 Stal eutektoidalna

Powiększenie 400razy

Trawiono: 2% nital

Próbka nr 5 Struktura Widmannstattena

Powiększenie 400 razy

Trawiono: 2% nital

Próbka nr 9 Stal podeutektoidalna

Powiększono 400 razy

Trawiono: zasadowy pirynian sodowy

Próbka nr 1 Stal podeutektoidalna

Powiększono 500 razy

Trawiono: 2% nital

Próbka nr 8 Stal nadeutektoidalna

Powiększono 400 razy

Trawiono: 2% pikral

Próbk a nr 9

Żeliwo sferoidalneperlitycznoferrytyczne

Powiększenie 80 razy

Próbka nr 5 Żeliwo szare ferrytyczno-perlityczne

Powiększenie 500 razy

Próbka nr1 Żeliwo białe nadeutektyczne

Powiększenie 100 razy

Próbka nr 10 Żeliwo sferoidalne ferrytyczno-perlityczne

Powiększenie 80 razy

Próbka nr 8 Żeliwo czarne perlityczne

Powiększenie 100 razy

---