Nr grupy dziekanatowej: 22 / IMIR |
Nazwisko i ImiÄ™: Waldemar Ryndak |
Data zajęć: 05.03.2009 |
Nr zespołu lab.: 4 |
Temat ćwiczenia:
Badania mikroskopowe stali węglowych w stanie wyżarzonym i żeliw |
Zaliczenie: |
Prowadzący: dr inż. Joanna Augustyn - Pieniążek |
|
|
1. Cel ćwiczenia
Celem przeprowadzonego ćwiczenia było zapoznanie się z własnościami zastosowaniem i budową stali węglowych i żeliw.
2. Część teoretyczna
Luka międzywęzłowa - (położenia międzywęzłowe) - położenia pomiędzy ``normalnymi'' atomami i jonami w krysztale w których inny atom lub jon może się znajdować. Zazwyczaj, rozmiar położenia międzywęzłowego jest mniejszy niż wprowadzony jon lub atom.
Luka oktaedryczna - atom międzywęzłowy ma liczbę koordynacyjną sześć. Luki oktaedryczne znajdują się w środku i połowie każdej krawędzi komórki. Każdą lukę otacza 6 atomów których środki stanowią wierzchołki regularnego ośmiościanu. Na jeden atom przypada jedna luka oktaedryczna.
Luka tetraedryczna - atom międzywęzłowy ma liczbę koordynacyjną cztery. Lukę tetraerdyczną otaczają 4 atomy których środki stanowią naroża regularnego czworościanu. Na jeden atom przypada 2 luki tetraerdyczne.
Faza - jednorodna część układu niejednorodnego oddzielona od reszty układu granicą międzyfazową.
Składniki strukturalne - nazywamy pierwiastki lub związki niezbędne do utworzenia wszystkich faz występujących w danym układzie.
Rys.1. Układ żelazo - węgiel
Fazy i składniki strukturalne występujące w układzie żelazo - cementyt
a) fazy:
- austenit (roztwór stały międzywęzłowy węgla w Fe γ); atomy węgla wchodzą w luki okta lub tetraedryczne , max. rozpuszczalność węgla w Fe γ wynosi 2,11 % w temperaturze 1148 º C,
- ferryt (roztwór stały międzywęzłowy węgla w Fe α); atomy węgla wchodzą w luki okta lub tetraedryczne (bardziej spłaszczone - mniej miejsca), rozpuszczalność węgla w Fe α wynosi 0,0218% w temperaturze 727 º C,
- cementyt Fe3C (struktura rombowa); węglik żelaza Fe3Ctwardy, kruchy, max. rozpuszczalność węgla 6,67% (cementyt pierwotny, wtórny, trzeciorzędowy). Posiada liczne wiązania metaliczne, co sprawia, że posiada własności metaliczne.
- ferryt (α, δ) - ferryt wysokotemperaturowy, międzywęzłowy roztwór stały węgla w Feα δ maksymalnej zawartości węgla 0,09 % w temperaturze 1495ºC
- rotwór ciekły L - roztwór ciekły węgla w żelazie
b) składniki strukturalne:
- ledeburyt (mieszanina eutektyczna składająca się z austenitu i cementytu). Powstaje w wyniku przemiany eutektycznej. Poniżej tempertatury 727º C występuje jako ledeburyt przemieniony.
- perlit (mieszanina eutektoidalna składająca się z płytek ferrytu i cementytu w stosunku grubości 7 do 1). Powstaje podczas przemiany eutektoidalnej w temperaturze 727°C. Pojedyncze ziarno perlitu zbudowane jest z płytek (w przekroju widocznych jako linie) ferrytu i cementytu ułożonych na przemian.
Stal - przerobiony plastycznie i technicznie stop żelaza z węglem zawierającym do 2,11% C oraz inne pierwiastki występujące jako zanieczyszczenia lub też dodawane celowo.
Podział stali ze względu na zawartość węgla i strukturę wewnętrzną:
- stal podeutektoidalna (ferrrytyczne lub ferrytyczno - perlityczne),
- stal eutektoidalna (perlityczne),
- stal nadeutektoidalna (struktura złożona z perlitu i węglików),
Podział stali ze względu na zawartości % węgla:
niskowęglowe ( 0% do 0,25% )
średniowęglowe ( 0,25% do 0,65% )
wysokowęglowe ( 0,65% do 2,11% )
Podział stali ze względu na zastosowanie:
stal konstrukcyjna:
-ogólnego przeznaczenia
- węglowa
- niskostopowa o podwyższonej wytrzymałości
- do nawęglania
- łożyskowa
- sprężynowa
- do azotowania
- do ulepszania cieplnego
stal narzędziowa:
- węglowa
- do pracy na zimno
- do pracy na gorÄ…co
- szybkotnÄ…ca
stal o szczególnych własnościach:
- nierdzewna
- kwasoodporna
- magnetyczna
- żaroodporna
- żarowytrzymała
Żeliwo - stop odlewniczy żelaza z węglem zawierający od 2% do 4,6% C oraz innych domieszek (Si, Mn, P i S). Występowanie konkretnej fazy węgla zależy od szybkości chłodzenia. Chłodzenie powolne oraz wytwarzanie żeliwa w kokili piaskowej (powolne ochładzanie się) sprzyja wydzielaniu się grafitu. Także i dodatki stopowe odgrywają tu pewną rolę. Krzem powoduje skłonność do wydzielania się grafitu, a mangan oraz wytwarzanie żeliwa w kokili metalowej (szybkie chłodzenie), przeciwnie, stabilizuje cementyt. Żeliwo otrzymuje się przez przetapianie surówki z dodatkami złomu stalowego lub żeliwnego w piecach zwanych żeliwniakami. Tak powstały materiał stosuje się do wykonywania odlewów.
Grafit - jest składnikiem strukturalnym surówek (żeliw) szarych i pstrych. Jest on odmianą alotropową węgla, o temp. topnienia 3500 °C, jest słabym przewodnikiem elektrycznym. W surówkach występuje w postaci wydzieleń o różnym kształcie, najczęściej jako płatkowy lub kulisty (sferoidalny). Może wydzielać się bezpośrednio z fazy ciekłej lub powstawać w wyniku rozkładu cementytu (węgiel żarzenia).
Podział żeliw :
Szare - żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci grafitu. Nazwa jego pochodzi od faktu, iż jego przełom ma szary kolor. Uznawane za żeliwo wyższej jakości, jest bardziej ciągliwe, łatwiej obrabialne, charakteryzuje się dobrą lejnością i posiada mniejszy skurcz odlewniczy - (rzędu 1,0%), niż żeliwo białe. Wytwarza się z niego odlewy korpusów, obudów, bloków pomp, spreżarek i silników.
Białe - żeliwo, w którym węgiel występuje w postaci kruchego cementytu. Nazwa jego pochodzi od faktu, iż jego przełom ma jasnoszary kolor. Uznawane za żeliwo niższej jakości, jest mniej ciągliwe, gorzej obrabialne, charakteryzuje się nie najlepszą lejnością i posiada większy skurcz odlewniczy (do 2,0%) niż żeliwo szare. Jest to żeliwo kruche i nieobrabialne, nie nadaje się na części konstrukcyjne. Jest materiałem wyjściowym do otrzymywania żeliwa ciągliwego.
Ciągliwe - jest otrzymywane z żeliwa białego w wyniku żarzenia grafityzującego. Podczas tej operacji cementyt ulega rozpadowi i wydziela się tzw. węgiel żarzenia w postaci kłaczkowatych skupień. Charakteryzuje się ono dobrymi własnościami wytrzymałościowymi i plastycznymi. Jest stosowane m.in. w przemysłach: górniczym, samochodowym, ciągnikowym, rolniczym itp.
Żeliwo sferoidalne - żeliwo, w którym grafit ma kształt zbliżony do kulistego. Żeliwo takie uzyskuje się przez dodanie do ciekłego żeliwa o określonym składzie chemicznym Cer i Mg . Podstawowymi składnikami struktury osnowy metalowej żeliwa sferoidalnego są perlit i ferryt. Żeliwa te znalazły szerokie zastosowanie w przemyśle budowy maszyn.
W układzie żelazo-cementyt surówki leżą na prawo od punktu E. Możemy wyróżnić trzy grupy surówek białych:
surówki podeutektyczne zawierające od 2% do 4,3% C. Z wykresu żelazo węgiel możemy zaobserwować iż składnikami takich surówek jest: perli + cementyt wtórny + ledeburyt przemieniony ;
surówki eutektyczne zawierające około 4,3% C - struktura składa się tylko z ledebutytu przemienionego ;
surówki nadeutektyczne zawierające węgiel w granicach 4,3% - 6,67 % - struktura składa się z cementytu pierwotnego na tle ledeburytu przemienionego ;
Zalety i wady żeliw:
zalety : dobra wytrzymałość na ściskanie, duża zdolność tłumienia drgań, posiada bardzo dobra skrawalność, odporna na ścieranie, łatwość odlewania, dobra wytrzymałość statyczna, łatwość nadawania skomplikowanych kształtów, niski koszt wytwarzania,
wady : mała wytrzymałość na rozciąganie, kruchość, mała odporność na pękanie,
Zastosowanie żeliw:
Żeliwa szare są powszechnie stosowanym materiałem konstrukcyjnym w przemyśle maszynowym, kolejowym, samochodowym (np. korpusy maszyn, płyty fundamentowe, pierścienie tłokowe, bębny hamulcowe, tuleje cylindrowe, armatura)
Piece żeliwne, kaloryfery
Inżynieria sanitarna (włazy kanałowe, rury, wpusty uliczne)
stop I - stal podeutektoidalna (0,3% C)
stop II - stal eutektoidalna (0,77% C)
stop II - stal nadetektoidalna (1,3%C)
Rodzaj stali: stal węglowa konstrukcyjna
Wpływ poszczególnych faz i składników strukturalnych na właściwości stali:
Stale konstrukcyjne węglowe:
Własności: zawiera do 0,7% C, wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali rośnie jej twardość i wytrzymałość na rozciąganie, natomiast maleją jej własności plastyczne.
Zalety: charakteryzują się dobrą spawalnością, wytrzymałością (na rozciąganie, ściskanie, zgniatanie) odpornością na pękanie, ciągliwością a także odpornością na korozje, stal posiada wysoki współczynnik sprężystości,
Wady: duża odkształcalność w ogniu, droższa eksploatacja w związku z koniecznością przeprowadzania okresowej konserwacji
Zastosowanie: w budownictwie przemysłowym - do budowy ścian ryglowych, słupów, belek podsuwnicowych i wiązarów, - na szkielety wieżowców, - w mostownictwie kolejowym i drogowym, - na konstrukcje wież i masztów radiowych i telewizyjnych, - jako konstrukcje słupów linii wysokiego napięcia, - na konstrukcje wież w górnictwie, przemyśle naftowym - jako konstrukcje zbiorników bunkrów i rur, - na konstrukcje wielkich pieców w hutnictwie, - jako konstrukcje dźwigów, suwnic, mostów przeładunkowych, zasuw
3. Część praktyczna
Rys.1. Krzywe chłodzenia dla stopów o różnej zawartości węgla
Rys.2. Mikrostruktura stali węglowej konstrukcyjnej , powiększenie 250x
4. Wnioski
Opis struktury: Stal węglowa konstrukcyjna wyższej jakości o strukturze perlityczno-ferrytycznej. Widoczne na powiększeniu ciemne pola perlitu i jasne ziarna ferrytu.
- ferryt - ma własności ferromagnetyczne i nadaje twardość stali
- austenit - ma własności paramagnetyczne i nadaje plastyczność stali
- cementyt - odznacza się dużą twardością i kruchością
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Badania mikroskopowe stali węglowych w stanie wyżarzonym
SPRAWOZDANIE - Badania mikroskopowe stali węglowych wyżarzonych i żeliw, '¯¯†¯¯' AGH, IMIR, I ROK,
SPRAWOZDANIE - Badania mikroskopowe stali węglowych wyżarzonych i żeliw, Elektrotechnika, dc pobiera
2 ćwiczenie struktura i własności stali węglowych w stanie wyżarzonym
2 ćwiczenie struktura i własności stali węglowych w stanie wyżarzonym
Struktury stali niestopowych w stanie wyżarzonym i obrobionym cieplnie, Materiałoznawstwo - sprawozd
Mikroskopowe?dania stali węglowych Gepard
(), analiza instrumentalna L,?dania mikroskopowe materiałów węglowych
1 ?dania mikroskopowe stali konstrukcyjnych i narzędziowych
Kopia ściąga bmikroskopowe stali węglowych wyżarzonych i żeliw, Elektrotechnika, dc pobierane, pnom
Mikrostruktura i własności mechaniczne stali węglowych, stopowych i żeliw
Mikrostruktury stali w stanie wyżarzonym, MBiM
8 Struktura i własności stali w stanie wyżarzonym Wykres Fe C
Badanie mikroskopowe stali, sprawozdania
3 temat z laborek-struktura i własności stali w stanie wyzarzonym, Studia, Mibm, semestr I, Pnom, Pn
3 Sprawozdanie 11 2013 ?dania mikroskopowe
6 - Badanie mikroskopowe stali metalowych wyżarzanych, Wykres Fe- Fe3 C ze wskazaniem składników str
Sprawozdania materialoznastwo, Wpływ zawartości węgla i obróbki cieplnej na strukturę i własności me
więcej podobnych podstron