stale stopowe klasyfikacja i wpływ węgla Boguś, Materiałoznawstwo egzamin(1)

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Klasyfikacja stali stopowych według:
1)
struktury w stanie równowagi
Stan równowagi uzyskuje się przez wyżarzanie stali w wysokich temp. I przez bardzo wolne
ochłodzenie. Takie stale dzielimy na:
a)
stale przedeutektoidalne, które zawierają oprócz perlitu, nadmiar ferrytu stopowego,
b)
stale eutektoidalne,
c)
stale zaeutektoidalne, które oprócz perlitu zawierają cementyt stopowy wtórny lub
węgliki wtórne (fazy węglikowe, które wydzieliły się podczas chłodzenia austenitu),
d)
stale ledeburytyczne, które zawierają w swojej strukturze eutektykę,
e)
stale ferrytyczne, które zawierają odpowiednią ilość pierwiastków stopowych, które
ograniczają obszar występowania austenitu i małą ilość węgla,
f)
stale austenityczne, które zawierają pierwiastki stopowe, które rozszerzają obszar
występowania austenitu i to w takiej ilości, aby austenit stopowy był trwały do
temperatury otoczenia.
2)
struktury po normalizowaniu (chłodzeniu na powietrzu)
W zależności od składu chemicznego, a przede wszystkim rodzaju zawartych pierwiastków
stopowych, stale stopowe po ochłodzeniu na powietrzu, mogą wykazywać jedną ze struktur
hartowania lub zachować strukturę przechłodzonego austenitu.
a)
stale perlityczne, w których chłodzenie na powietrzu powoduję przemianę
przechłodzonego austenitu w perlit. Zależnie od zawartości węgla obok struktury
perlitycznej (perlit, sorbit, troostyt), może występować ferryt albo cementyt stopowy,
albo węgliki wtórne,
b)
stale bainityczne, w których przechłodzony austenit rozpada się w zakresie przemiany
bainitycznej (temp. niższa niż temp najmniejszej trwałości austenitu ok. 550st, ale
wyższej niż temp. początku przemiany martenzytycznej)
c)
stale martenzytyczne, w których w wyniku dużej zawartości pierwiastków stopowych
nastąpiło, tak silne przesunięcie krzywej początku rozpadu w kierunku dłuższych
czasów, że prędkość chłodzenia na powietrzu jest równa lub większa od szybkości
krytycznej,
d)
stale austenityczne, które są również stalami wysokostopowymi, głównymi
pierwiastkami stopowymi są chrom, nikiel i mangan, których łączna zawartość może
wynosić nawet 20%-30%. Trwałość austenitu jest tak duża, że chłodzenie na
powietrzu nie powoduje przemiany. Przy takim składzie chemicznym, punkt
martenzytyczny, leży w temperaturach ujemnych, dlatego też przy chłodzeniu do
temperatury otoczenia, przemiana martenzytyczna nie zachodzi.
3)
podstawowego zastosowania
Skład chemiczny stali jest ściśle związany z jej zastosowaniem. Stale o podobnym
zastosowaniu mają zbliżony skład chemiczny.
a)
stale konstrukcyjne obejmują stale:
- dla budownictwa
- do nawęglania
- do ulepszania cieplnego
- do azotowania
- sprężynowe
- na łożyska toczne
b) stale narzędziowe obejmują stale:
- węglowe
- stopowe do pracy na zimno
- stopowe do pracy na gorąco
- szybkotnące
c) stale o specjalnych własnościach fizykochemicznych obejmują stale:
- odporne na korozję (nie rdzewiejące)
- kwasoodporne
- żaroodporne
- żarowytrzymałe
- odporne na ścieranie
- o wysokiej odporności elektrycznej itp.
4)
zawartych składników stopowych
Skład chemiczny jest podstawą do tego podziału stali stopowych. Wyróżniamy stale:
a)
niklowe
b)
chromo-niklowe
c)
chromowe
d)
wolframowe itd.
Niestety podział tych stali na podstawie składu chemicznego jest dość kłopotliwy ze względu
na to, że ich skład staje się coraz bardziej złożony.
Klasyfikacja stali węglowych:
a)
konstrukcyjne
- zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia
- wyższej jakości ogólnego przeznaczenia
b)
stale o bardzo małej zawartości węgla o szczególnych właściwościach
c)
stale automatowe
Wpływ zawartości węgla na budowę fazową, strukturalna i właściwości stopów żelaza
Węgiel ma decydujący wpływ na właściwości stopów żelaza. Stopy posiadające więcej niż
6,67% węgla (cementyt) nie mają znaczenia praktycznego.
Roztwór stały węgla z żelazem- ferryt. Mała zawartość węgla w ferrycie powoduje, że
własności ferrytu są zbliżone do własności czystego żelaza (mała twardość, niewielka
wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie do 40%) .
Składnikiem decydującym o strukturze i własnościach stali niestopowych jest węgiel.
Wraz ze wzrostem zawartości węgla w mikrostrukturze stali:

oprócz ferrytu pojawia się coraz więcej perlitu

przy 80% zawartości węgla, sam perlit. Przy dalszym wzroście zawartości węgla,
pojawia się cementyt wtórny, jest on nazywany wolnym, bo nie wchodzi w skład
perlitu ani ledeburytu.
Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali:

- wzrasta udział twardszych niż ferryt składników struktury, co powoduje wzrost
twardości ogólnej

wzrasta wytrzymałość na rozciąganie w stalach przedeutektoidalnyh (w stalach
ferrytycznych wynosi ok. 300MPa, natomiast perlitycznych ok. 800MPa) Jednak gdy
stal posiada więcej niż 90% węgla, zauważa się stopniowy spadek wytrzymałości,
wpływ na to ma cementyt wtórny, który powstaje na granicach byłego austenitu (im
więcej takiego cementytu tym bardziej krucha stal).

maleją właściwości plastyczne takie jak: udarność, wydłużenie i przewężenie

pogarsza się spawalność stali

następuje podwyższenie temperatury przejścia plastyczno-kruchego
Wpływ domieszek normalnych na właściwości stali:
MANGAN- zwiększenie wytrzymałośći stali, w wyniku utwardzenia ferrytu, właściwości
plastyczne nie ulegają zmianie.
KRZEM- zwiększenie twardości i wytrzymałości ferrytu, przy jednoczesnym zmniejszeniu
jesgo wydłużenia. Zmniejszenie zdilności stali do okkształceń plastycznych na zimno.
FOSFOR-

w stalach o małej zawartości węgla
Zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie, a także zwiększenie granicy plastyczności, nie
wpływa ujemnie na własności plastyczne stali

w stalach o dużej zawartości węgla:
Zwiększenie kruchości, skłonności do pękania, zmniejszenie udarności (rzadko
stosowany, uważany za domieszkę szkodliwą)
SIARKA- wpływa niekorzystnie na właściwości stali, powodując kruchość, uważana jest za
domieszkę szkodliwą.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]