Początek

Skrypty Ciekawe strony  

Zaliczanie

   
 

Obserwacje mikroskopowe staliwa i stali węglowych

 konstrukcyjnych wyżarzonych

 

Staliwo jest plastycznie obrabialnym ,lecz nie obrobionym, a więc występuje w postaci lanej. 

Zazwyczaj ilość węgla w staliwie nie dochodzi do 1% , a suma innych domieszek 

przechodzących z przerobu hutniczego tj. manganu , krzemu , fosforu i siarki również nie 

przekracza 1%.

W zależności od tego czy znajdujące się w staliwie domieszki są pozostałością po przerobie 

hutniczym , czy też zostały wprowadzone umyślnie, rozrużnia się dwa rodzaje staliwa :

1/ staliwo węglowe,

2/ staliwo stopowe,

Staliwa stopowe zawierają oprócz pierwistków z przerobu hutniczego jeszcze dodatkowo 

pierwistki wprowadzone celowo jak chrom , nikiel, , molibden , wanad , wolfram i inne. 

Staliwa węglowe zawierają tylko i wyłącznie pierwistki z przerobu hutniczego jak węgiel 

mangan , krzem , fosfor , siarkę.

Jednak najważniejszym składnikiem jest w nich węgiel . Uzależnione są od jego zawartości 

głównie własności mechaniczne staliwa. Najważniejszym składnikiem stopowym jest oprócz 

węgla, wprowadzony umyślnie, pierwiastek stopowy , który podwyższa własności 

wytrzymałościowe lub polepsza inne własności specjalne .

Szczególnie ważne są staliwa stopowe specjalne , takie jak np. nierdzewne kwasoodporne , 

żaroodporne , czy też do pracy w podwyższonych temperaturach.

Głównym składnikiem stali żaroodpornych jest chrom /do 30% / i nikiel /do 19%/.

W staliwach nierdzewnych i kwasoodpornych oprócz chromu i niklu występuje jeszcze 

molibden /w ilości do 2,2%/.Własności staliwa są nieco niższe niż własności stali o tym 

samym składzie co tłumaczy się niejednorodnością ziarna /budowa dendrytyczna/

gruboziarnistością i obecnością pustek międzykrystalicznych rzadzizn odlewniczy itp

Staliwo węglowe stygnące , stygnąc stosunkowo powoli szczególnie posiada zazwyczaj 

typową strukturę , w której ferryt znajdujący się na tle perlitu przyjmuje kształt wydłużonych 

pól przecinających się pod kątem 60o, 90o, 120o,. Budowa taka nosi nazwę budowy 

Widemannstattena i jest typowa dla odlewów staliwnych, spoin stalowych i w ogóle stali 

przegrzanych. Staliwa stopowe szczególnie po dość szybkim studzeniu, po odlaniu posiadają 

zazwyczaj strukturę dendrytyczną .Pochodzi to stąd że w takich staliwach trudniej zachodzi 

ujednorodnienie i rozkład austenitu na perlit . Zazwyczaj staliwa jak każdy odlew posiadają 

stukturę gruboziarnistą.

Staliwa węglowe i stopowe zostały znormalizowane .

Stal jest plastycznie obrobionym i cieplnie obrabialnym stopem żelaza z węglem. W zależności 

od tego czy występujące w stali pierwiastki pochodzą z przerobu hutniczego w wielkim piecu 

czy też zostały wprowadzone umyślnie w innych procesach metalurgicznych rozróżnia się dwa 

rodzaje stali :

1/ Stale węglowe - zawierające tylko pierwiastki pochodzące z przerobu hutniczego jak 

mangan , krzem , fosfor , siarka , tlen , azot i inne . W przypadku czystych stopów żelaza z 

węglem graniczna zawartość węgla w stali pokrywa się z maksymalną rozpuszczalnością 

węgla w żelazie i wynosi ok.2%.

2/ Stale stopowe , zawierające oprócz pierwiastków pochodzących z przerobu hutniczego 

jeszcze pierwiastki wprowadzone umyślnie jak: nikiel ,chrom , molibden , wanad , mangan , 

krzem , kobalt , miedź i inne .

Najważniejszym składnikiem wszystkich stali jest węgiel , który wpływa przede wszystkim na 

jej własności mechaniczne . W miarę wzrostu zawartości węgla w stali podwyższa się jej 

wytrzymałość na rozciąganie , granica plastyczności i twardości , natomiast obniża się 

równocześnie wydłużenie przewężenie i udarność .Również w podobny sposób do cech 

plastyczności wraz ze wzrostem zawartości węgla następuje w stali spadek własności 

technologicznych jak : kujność , tłoczność spawalność , zgrzewalność. Oprócz węgla w 

każdej stali znajdują się pierwiastki stanowiące zanieczyszczenie jak : fosfor, siarka, tlen i azot 

oraz pierwiastki stanowiące domieszki - krzem, mangan . Niezależnie od tego mogą być 

wprowadzone specjalne pierwiastki: nikiel , chrom , wolfram, molibden, miedź, tytan, i inne. 

Im miej zanieczyszczeń posiada stal tym wyższą odznacz się jakością .

W stanie równowagi strukturalnej jaką otrzymujemy po wyżarzeniu i powolnym studzeniu 

stale węglowe dają się podzielić na :

1/ podeutektoidalne, zawierające obok eutektoidu /perlitu/ również wolny ferryt z 

wydzielonym cementytem trzeciorzędowym ,

2/ eutektoidalne, zawierające perlit składający się z ferrytu /z cementytem trzeciorzędowym / i 

drugorzędowego cementytu ,

3/ nadeutektoidalne, zawierające obok eutektoidu /perlitu/ cementyt drugorzędowy ,

Stale stopowe dzielą się ponadto na :

4/ ledeburytyczne zawierające w stanie lanym pierwotne węgliki pod postacią eutektyki typu 

ledeburytu, a w stanie przekutym lub walcowanym pod postacią odosobnionych wtrąceń

 

Obróbka cieplna stali

Do obróbki cieplnej stali stosuje się zależnie od celu obróbki i sposobu jej przeprowadzenia 

dwa rodzaje wyżarzania:

1/ Przeprowadzane z wygrzaniem powyżej temperatur krytycznych:

- wyżarzanie normalizujące

- wyżarzanie zmiękczające

2/ Przeprowadzane z wygrzaniem poniżej temperatur krytycznych:

- wyżarzanie odpuszczające dla stali poddanych przedtem hartowaniu

- wyżarzanie odprężające

Wyżarzanie - proces ten polega na zagrzaniu stali do pewnej temperatury, wygrzaniu przy tej 

temperaturze i powolnym studzeniu. Sposób przeprowadzania wyżarzania jest zależny od celu 

w jakim to wyżarzanie stosujemy oraz od własności jakie mamy zamiar otrzymać.

Wyżarzanie ujednradniające, czyli homogenizujące ma na celu zmniejszenie likwidacji czyli 

wyrównanie składu chemicznego. Temperatura tego wyżarzania kształtuje się w granicach 

1.100 - 1.200 oC. Czas wyżarzania - kilkanaście godzin. Wyżarzanie zupełne przeprowadza 

się w taki sam sposób jak normalizujące z tym, ze studzenie odbywa się bardzo wolno razem 

z piecem. Otrzymujemy przez to lepsza plastyczność, niższą twardość, niższe naprężenia oraz 

strukturę drobnoziarnistą .

Wyżarzanie zmiękczające ma na celu otrzymanie maksymalnej plastyczności przy najniższej 

twardości. W temperaturze 680 - 800 oC wygrzewa się od kilku do kilkunastu godzin i 

powoli studzi .

Wyżarzanie rekrystalizujące stosuje się do stali poddanych poprzednio odkształceniom 

plastycznym na zimno celem odzyskania utraconych własności plastycznych .

Wyżarzanie odprężające stosuje się w celu usunięcia lub zmniejszenia naprężeń własnych 

powstałych w materiale wskutek zgrubnej obróbki skrawaniem, odlewania, spawania lub 

obróbki plastycznej prowadzonej w temperaturze niższej od temperatury rekrystalizacji , czyli 

na zimno . Przeprowadza się w temperaturze 550 - 600 oC. Usunięcie naprężeń zależne jest 

od czasu i temperatury, im temperatura wyższa tym krótszy może być czas trwania procesu .

Wyżarzanie normalizujące polega na nagrzaniu stali podeutektoidalnej do temperatury 50oC 

powyżej As, a nadeutektoidalnej 30 oC powyżej Acm wygrzaniu w niej w czasie potrzebnym 

do osiągnięcia roztworu stałego ( austenitu ) a następnie chłodzeniu w spokojnym powietrzu 

Ponieważ stale wysoko węglowe wykazują w pewnych przypadkach skłonność do rozrostu 

ziarna, dlatego też wygrzewa się je w temperaturze Acm w celu znormalizowania. 

Normalizowanie ma na celu otrzymanie równomiernej i rozdrobnionej struktury. 

Normalizowanie polepsza własności mechaniczne stali oraz poprawia niekiedy podatność ich 

do obróbki mechanicznej przez skrawanie.

 

Pytania:

1. Jakie znamy rodzaje staliwa , oraz czym się one charakteryzują ?

2. Własności staliwa - co ma wpływ na własności staliwa ?

3. Sposób otrzymywania staliw.

4. Jakie rodzaje wyżarzeń stosuje się dla stali oraz co one powodują ?

5. Jakie obróbki cieplne stosuje się dla staliw ?