STALE STOPOWE

def. zawierają dodatki pierwiastków celowo wprowadzone do stali w ilościach przekraczających min. stężenie, przy których nie wpływają na strukturę i jej własności → stal stopowa.

Cel wprowadzania dodatków stopowych do stali:

• wywołanie określonych zmian strukturalnych

• zwiększenie własności: mechanicznych i niektórych fizyko - chemicznych

• zwiększenia hartowności oraz efektywności OC

Postać występowania dodatków stopowych i ich wpływ na własności stali:

w zależności od ilości i rodzaju pierwiastków stopowych mogą one występować w następujących fazach:

1. rozpuszczać się w ferrycie lub austenicie

1. tworzyć węgliki , azotki lub węgliko - azotki

1. tworzyć fazy międzymetaliczne (z Fe lub między sobą)

1. w postaci wtrąceń niemetalicznych (WN)

1. w stanie wolnym (brak rozpuszczalności w osnowie lub nie reagują pomiędzy sobą)

Ogólnie:

- pierwiastki stopowe rozpuszczone w roztworach stałych (F lub A) wpływają głównie na:

- własności tych faz

- położenie temperatur krytycznych przemiany austenitu

(ukł. Fe-Fe₃C)

- szybkość dyfuzji

- położenie temperatur M _S i M _f

- skłonność do odpuszczania

- wchodzenie pierwiastków stopowych do innych faz może powodować

- zubożenie roztworu stałego w dany pierwiastek

- ziększenie (lub pogorsznie) własności stali w zależności od

rodzaju i własności powstających faz oraz ich kształtu i dyspersji

ad.1.Wpływ pierwiastków stopowych rozpuszczonyh w roztworach

stałych

Ogół pierwiastków , które tworzą z Fe r-ry stałe możemy podzielić na:

- austenitotwórcze: Mn ,Ni , Co (rozszerzają zakres wyst. r-ru st.γ-

(austenitu)-Rys.1a.

- ferrytotwórcze : Cr ,V ,Al ,Si , Ti , Mo ,W (ograniczają zakres występowania r-ru stałego γ (austenitu) - rys. 1b.

Wpływ na punkty krytyczne ukł. Fe - Fe₃C ( S, E i Acm )

wszystkie pierwiastki stopowe przesuwają w/w punkty do niższej zawartości C (w lewo)

Wpływ na przemiany alotropowe Fe

- Cr, Mn, Ni,Cu, C, N obniżają temp. A3

- Mn, Ni,Cu, C, N, Co podwyższają temp. A4

- wpływ w/w pierwiastków na temp A1 przedstawia rys.2.

Rys.2. Wpływ pierwiastków stopowych na temperayurę przemiany

eutektoidalnej stali.

Wpływ pierw. stopowych na strukturę stali

Struktura stali stopowej jest f( rodzaju i stężenia pierwiastka stop. oraz zawart. C )

pierwiastki austenitotwórcze- Mn, Ni, Co : str., F+A, A oraz ledeburyt ( przy wys.zawartości C)

pierwiastki ferrytotwórcze - Al,Si, P, Ti, V, Cr,Mo,W - przy małym ich stężeniu - str. podeuktoidalna , eutektoidalna i nadeutektoidalna; przy większym ich stężniu półferrytyczna i ferrytyczna, natomiast przy dużych zaw. C str.ledeburytyczna

Wpływ pierwiastków stopowych na przemiany austenitu podczas chłodzenia

wszystkie pierwiastki rozpuszczone w austenicie (oprócz Co) zwiększają hartowność stali

- pierwiastki austenitotwórcze Mn, Ni,Si- przesuwają krzywe początku i końca przemiany austenitu do dłuższych czasów (bez zmiany charakteru krzywych)- rys.3a

- pierwiastki węglikotwórcze Cr,W,Mo,V- przesuwają krzywe początku i końca przemiany austenitu do dłuższych czasów (zmieniając charakter krzywych)- rys.3b.

- wpływ pierwiastków stopowych na przemianę martenzytyczną

Wszystkie pierwiastki (oprócz Al, Co ) wpływają na położenie M_s i M_f - rys.4

Rys.4.Wpływ stężenia pierwiastka stopowego na położenie temp. Ms i M_f

wpływ pierwiastków stopowych na proces odpuszczania

- stale niestopowe nagrzane do temp. > 200⁰C tracą szybko twardość

• pierwiastki stopowe zmniejszają szybkość dyfuzji co powoduje

• przesunięcie przemian (wydzielanie węglików i wolniejszy spadek twardości stali) podczas odpuszczania stali stopowych do wyższych temperatur (mechanizm odpuszczania < 450⁰ C jest analogiczny jak stali niestopowej)

-> 450⁰C (w zależności od ilości i rodzaju dodatków stopowych-

węgliktwórczych) wydzielają się dyspersyjne węgliki wywołując tzw.

efekt twardości wtórnej - rys. 5.

Rys.5. Wpływ zawartości Mo oraz temp. odpuszczania na twardość stali

zawierającej 0,35%C

Kruchość odpuszczania :

I - ego rodzaju - objawem jej jest spadek udarności stali -węglowej jak i

stopowej - odpuszczonej w temp. ok. 300⁰(niezależnie

od v_chł ).Za jedną z przyczyn uważa się nierównomierne

odpuszczenie martenzytu, na granicach byłego ziarna

austenitu (powstanie otoczki węglika ε- ułatwia to

zarodkowanie pęknięć).

II - ego rodzaju - występuje w przypadku stali z dodatkami: Mn, Cr,Ni,P

lub śladowych ilości As i Sb, odpuszczonych w

zakresie temp. 500 - 600⁰C i wolnochłodzonych.

Za jej przyczynę uważa się sgregację np. P (lub

innych domieszek) granic ziarn lub powstawanie

różnych faz pośrednich.

Kruchości tej zapobiega szybkie chłodzenie po

odpuszczeniu- lub dodatek Mo (> 0.6%).

Ad.2 i ad.3 → omówiono wcześniej.

Ad.4.Wtrącenia niemetaliczne (WN)

Pierwiastki stopowe oraz domieszki o powinowactwie większym

niż Fe do O₂ lub S, tworzą w zakrzepłej stali tlenki, siarczki lub tlenko-

siarczki.

Jch ilość, rodzaj i morfologia -oprócz składu chemicznego stali -

zależy od technologii jej wytwarzania (szczególnie od jej sposobu

odtleniania).

Ad.5.Dodatki stopowe występujące w stanie wolnym.

Pewne pierwiastki stopowe np. Pb,mogą występować w postaci

wolnego składnika lub tworzyć r-ry st. graniczne np. Cu (ok.2%).

Wpływ pierwiastków stopowych na własności ferrytu

a.

b.

rys.6.Wpyw perwiastków stopowych na własności ferrytu :

a - na twardość

b - na udarność

Rys.1 Schemat wpływu pierwiastków stopowych:

1a. Austenitotwórczych

1b. Ferrytotwórczych

1c. Sprzyjających przemianie eutektoidalnej-

na charakter układu równowagii Fe z w/w pierwiastkami

Rys.3. Schemat wpływu pierwiastków stopowych na kinetykę

izotermicznej przemiany austenitu.

---