Stale i staliwa - Notatki z wykładu all PDF

Preview

Summary

Stale i staliwa - Notatki z wykładu all...

Description

Żelazo i jego stopy cz. I: stale i staliwa 1. Wstęp teoretyczny Stopy żelaza ze względu na zawartość węgla dzielimy na: stale i staliwa oraz żeliwa i surówki. W tym sprawozdaniu zwrócę swoją uwagę na stale i staliwa. Staliwo jest to stop żelaza z węglem o zakresie składów takim samym jak stale ale stosowany w stanie lanym. Stal to materiał zawierający więcej żelaza niż jakiegokolwiek innego pierwiastka wagowo, w zasadzie mniej niż 2% węgla i inne pierwiastki (definicja wg normy PN-EN 10020). Na podstawie zawartości węgla w stali przyjmuje się podział stali na nisko, średnio i wysokowęglowe. Stale

Zawartość węgla %

Niskowęglowe

Mniej niż 0,25

Średniowęglowe

Od 0,25 do 0,6

Wysokowęglowe

Więcej niż 0,6

Przykłady zastosowań Stale do nawęglania, stale automatowe Stale konstrukcyjne, stale na narzędzia obciążone dynamicznie Stale narzędziowe, stale na łożyska toczne

Zanieczyszczeniami określa się pierwiastki pochodzące z rud metali bądź wprowadzone do stopu w trakcie procesu metalurgicznego lub innych zbiegów technologicznych. Zanieczyszczenia oddziałują szkodliwie na właściwości użytkowe stopu. Pogarszają one plastyczność stali i odporność na kruche pękanie. Główne zanieczyszczenia znajdujące się w stopach żelaza:    

Siarka (w rudach żelaza i materiałach wsadowych) Fosfor (w rudach żelaza i materiałach wsadowych) Tlen (wprowadzany w trakcie świeżenia surówki) Wodór (wprowadzany w trakcie trawienia stali w roztworach kwasów)

Stal dzieli się również ze względu na zawartość zanieczyszczeń (w szczególności siarki i fosforu). Wyróżnia się:  

Stale podstawowe – można je osiągnąć w najprostszym i ogólnie stosowanym procesie stalowniczym, bez dodatkowych zabiegów i technologii. Stale jakościowe – dla tych stali wymagania jakościowe są wyższe od innych stali, co wymaga większej staranności i dokładności podczas procesu produkcyjnego.



Stale specjalne – charakteryzują się najwyższym stopniem czystości metalurgicznej, są przeznaczone do ulepszania cieplnego lub hartowania powierzchniowego i są podatne na obróbkę cieplną.

Do domieszek metalurgicznych zalicza się pierwiastki wprowadzone świadomie w celu przeprowadzenia określonych reakcji metalurgicznych, np. dla związania zanieczyszczeń. Najważniejszymi domieszkami są:    

Mangan – stosowany do odsiarczania stali Wapń – stosowany do wiązania fosforu, występuje w postaci wapna palonego Krzem – używany do odtleniania Aluminium – stosowany do odtleniania końcowego

2. Stale i staliwa a. Żelazo ARMCO b. Stal 18 (Kadłubówka) c. Staliwo C25/stal (porównanie struktury staliwa i stali o takiej samej zawartości procentowej węgla) d. Stal 45 (konstrukcyjna średniowęglowa) e. Stal narzędziowa niestopowa Pc =Pok∗P ob Równanie na powiększenie całkowite mikroskopu. a.

Pc =10∗40 Pc =400

Zawartość węgla: 0,03% Gz Cm

F

b.

Pc =10∗40 Pc =400

Zawartość węgla: 0,15%

Gz P F

c.

Pc =10∗40

Zawartość węgla: 0,25%

Pc =400 Staliwo/Stal

P F

d.

Pc =10∗40 Pc =400

Zawartość węgla: 0,45%

F P

e.

Pc =10∗40 Pc =400

Zawartość węgla: 1,2%

M W

Legenda: F – Feryt Cm – Cementyt P – Perlit M – Martenzyt W – Węglik Gz – Granice ziaren

3. Żeliwa a) b) c) d) e)

Żeliwo nietrawione (próbka nietrawiona) Żeliwo trawione (próbka trawiona) Żeliwo z wydzieleniami grafitu kulkowego i wermikularnego Żeliwo szare z wydzieleniami grafitu płatkowe w formie rozetowej Żeliwo na odlewy cienkościenne

Pc =Pok∗P ob Równanie na powiększenie całkowite mikroskopu. a)

Pc =10∗40 Pc =400

GP

b)

Pc =10∗40

Pc =400

GP Osnowa perlityczna

c)

Pc =10∗40 Pc =400 GW GK P

d)

Pc =10∗40 Pc =400

GR

e)

Pc =10∗40 Pc =400

S

P

Legenda: GP – Grafit płatkowy GW – Grafit wemikularny (robaczkowy) GK – Grafit kulkowy GR – Grafit w formie rozety S – Steadyt FE - C – P (Fosfor w celu polepszenia lejności)

4. Wykres żelazo – węgiel Wyżej opisane stale są widoczne również na wykresie Fe – C. (Żelazo ARMCO, Stal 18, Staliwo C25/Stal, Stal 45, Stal narzędziowa niestopowa)

5. Zależność właściwości mechanicznych od zawartości procentowej węgla w stali Wykazane wyżej, poddane ćwiczeniom stale (żelazo ARMCO, stal 18, staliwo C25/stal, stal 45 i stal narzędziowa niestopowa) różnią się pod względem zawartości węgla. Im więcej węgla w stali tym to bardziej lub mniej oddziałuje na właściwości mechaniczne, takie jak: twardość (HB), wytrzymałość (RM) i plastyczność (A). Niniejsze względności przedstawię na wykresie. 6 5 4

HB, RM, A

3

HB RM A

2 1 0 %C

6. Wnioski i obserwacje Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali, bardziej widoczne są składniki stali. Jesteśmy w ten sposób lepiej opisać elementy składające się na próbkę. Można zauważyć, iż najbardziej powszechnym składnikiem stal i staliw jest perlit, który występuje w każdej próbce wcześniej przeze mnie zbadanej....