27. 02. 2006

M i BM MO2

NR INDEKSU

LABORATORIUM   MATERIAŁOZNAWSTWA

I OBRÓBKI CIEPLNEJ

Ćwiczenie nr3; Wykres Fe-Fe₃C. Stale i żeliwa

Wykres Fe-Fe₃C. Stale i żeliwa.

Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z charakterystycznymi stopami układu żelazo-węgiel.

Wprowadzenie

Stal węglowa jest to stop żelaza z węglem (poniżej ok. 2%C). Węgiel bardzo korzystnie wpływa na własności żelaza. W miarę podwyższania stężenia tego pierwiastka w stali zwiększa się twardość, wytrzymałość na rozciąganie R_m i granicy plastyczności R_e. Zwiększanie stężenia węgla powoduje przy tym jednoczesne zmniejszenie własności plastycznych i ciągliwości stali, a w szczególności - wydłużenia A, przewężenia Z, i udarności KC. Stężenie węgla decyduje również o własnościach technologicznych stali. Przy większych stężeniach pogarsza się podatność stali na obróbkę plastyczną na zimno i na gorąco. Węgiel o stężeniu 0,25% zdecydowanie pogarsza również spawalność stali. Stale niskowęglowe o stężeniu węgla mniejszym niż 0,25% - ze względu na dużą ciągliwość - wykazują gorszą skrawalność niż stale strukturze perlitycznej. Stale nadeutektoidalne - ze względu na znaczny udział kruchego i twardego cementytu - charakteryzuje również obniżona skrawalność.

W zależności od stężenia węgla stale węglowe w stanie wyżarzonym charakteryzują się zróżnicowaną strukturą. Stale o bardzo małym stężeniu węgla - ok. 0,1% wykazują strukturę ferrytu (roztwór stały węgla w żelazie ∝), który po wytrawieniu uwidacznia się w postaci wielokątnych jasnych ziarn z ciemnymi granicami. Przy większym stężeniu węgla w strukturze stali pojawia się perlit (mieszanina ferrytu i cementytu Fe₃C), a stal ma strukturę ferrytyczno-perlityczną. Perlit jest widoczny jako naprzemianległe pasemka przeciętych płytek cementytu i ferrytu. Strukturę czysto perlityczną ma stal o stężeniu 0,77%C. W stalach o większym stężeniu węgla na granicach ziarn perlitu występuje siatka cementytu o grubości zwiększającej się wraz ze wzrastającym stężeniem węgla.

Stale w zależności od zawartości węgla dzielimy na: podeutektoidalne - leżące na lewo od punktu S (0,77%C) , eutektoidalne - o składzie punktu S, i nadeutektoidalne - leżące na prawo od punktu S.

Fazy i składniki strukturalne stali i ich własności .

Ferryt - jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w żelazie ∝. Powstaje poprzez wchodzenie atomów węgla do luk oktaedrycznych i tetraedrycznych. Na zgładach metalograficznych jest widoczny jako jasny składnik.

Austenit - jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w żelazie ℘ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11%. Na zgładach metolograficznych występuje składnik z charakterystycznymi, prostoliniowymi granicami bliżniaczymi.

Perlit - jest eutektoidem o zawartości 0,77%C. Jest zbudowany na przemian z płytek ferrytu i cementytu o stosunku grubości 7:1. Pod mikroskopem przy małych powiększeniach, po trawieniu nitalem perlit przybiera wygląd szarych, perlistych obszarów, przy większych powiększeniach widoczna jest jednak budowa płytkowa.

Cementyt - jest węglikiem żelaza (Fe₃C) o strukturze rombowej. Jest składnikiem bardzo twardym (700HB), ale zarazem kruchym. Przy obserwacjach mikroskopowych po trawieniu nitalem przyjmuje postać jasnych wydzieleń, niekiedy trudno odróżnialnych od ferrytu.

Materiał - ŻELIWO SZARE

Stan materiału -

Struktura -

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - ŻELIWO CIĄGLIWE

Stan materiału -

Struktura - FERRYT + GRAFIT (na granicach ziarn)

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - ŻELIWO SZARE SFEROIDALNE

Stan materiału -

Struktura - FERRYT + GRAFIT KULKOWY

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - STAL 45

Stan materiału -

Struktura - FERRYT + PERLIT

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - STAL 45

Stan materiału -

Struktura - FERRYT + PERLIT

Powiększenie - x 500

Trawienie -

Materiał - STAL N11

Stan materiału -

Struktura - PERLIT + CEMENTYT WTÓRNY

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - STAL N11

Stan materiału -

Struktura - PERLIT + CEMENTYT WTÓRNY

Powiększenie - x 500

Trawienie -

Materiał - ŻELAZO ARNKO

Stan materiału -

Struktura - FERRYT + CEMENTYT TRZECIORZĘD.

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - STALIWO 500

Stan materiału -

Struktura - WIDMANSTATTENA - PERLIT + FERRYT

(ułożony płytkowo)

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - SURÓWKA PODEUTEKTOIDALNA

Stan materiału -

Struktura - PERLIT + LEDEBURYT PRZEMIENIONY +

CEMENTYT WTÓRNY

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Materiał - SURÓWKA NADEUTEKTOIDALNA

Stan materiału -

Struktura - CEMENTYT PIERWOTNY + LEDEBURYT

PRZEMIENIONY

Powiększenie - x 100

Trawienie -

Wnioski i uwagi

1