Cementyt jest węglikiem żelaza (Fe3C) o strukturze rombowej. Ze względu na znaczny udział wiązania metalicznego ma własności metaliczne. W czasie wyżarzania w wysokich temperaturach cementyt ulega rozkładowi na ferryt + grafit według rekcji Fe3C -> 3Fe+C Austenit jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w Fe- γ o maksymalnej rozpuszczalności węgla 2,11%. Ferryt jest roztworem stałym, międzywęzłowym węgla w żelazie α. Powstaje przez wchodzenie atomów węgla do luk oktaedrycznych i tetraedrycznych. Ferryt jako oddzielny składnik strukturalny występuje w stalach podeutektoidalnych - tzw. ferryt podeutektoidalny, ale wchodzi również w skład perlitu i ledeburytu przemienionego. Ze względu na małą zawartość węgla własności ferrytu niewiele różnią się od własności czystego żelaza. Perlit jest eutektoidem o zawartości 0,77%C. Powstaje w wyniku przemiany eutektoidalnej, która zachodzi w temperaturze 727° C. Jest zbudowany na przemian z płytek ferrytu i cementytu. Ledeburyt jest mieszaniną eutektyczną austenitu i cementytu. Powstaje z roztworu ciekłego o zawartości 4,3%C. Jest składnikiem strukturalnym surówek białych. Cechuje go dość znaczna twardość (ok. 450 HB) i kruchość. Występuje również w niektórych narzędziowych stalach stopowych. Poniżej temperatury 727° C występuje jako ledeburyt przemieniony w wyniku przemiany austenitu ledeburytycznego w perlit. Ledeburyt przemieniony ledeburyt w którym zaszla przemiana eutektoidalna austenitu w perlit. Kryterium podziału na surówki i żeliwa jest ich przeznaczenie. Surówki są materiałem wyjściowym do produkcji stali i żeliw. Natomiast żeliwa białe są stosowane jako materiały narzędziowe w postaci odlewów lub jako półprodukty do wytwarzania żeliw ciągłych. Grafit jest składnikiem strukturalnym surówek (żeliw) szarych i pstrych. Jest on odmianą alotropową węgla o strukturze heksagonalnej. Jego wytrzymałość i plastyczność są bardzo małe. Grafit w żeliwach szarych może przybierać różne postacie: płatków, sferoidów (kul), postrzępionych wydzielin (grafit kłaczkowy) lub kształty przypominające robaczki (grafit wewmikularny). Stalami nazywamy przerobione plastycznie stopy żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zawierające do 2,11% C. Staliwa są to Stopy żelaza z węglem zawierające do 2,11% C, ale nie przerobione plastycznie, lecz odlane do form, gdzie uzyskują ostateczny kształt. Stale dzieli się na stopowe i niestopowe (dokonujemy ich podziału na stale: niskowęglowe (miękkie-do ok. 0,25%C), średniowęglowe (półtwarde 0,25-065%C) i wysokowęglowe (twarde powyżej 0,65%) oraz na stale jakościowe i specjalne), oraz ze względu na zastosowanie na konstrukcyjne (ok. 0,65% C) i narzędziowe (od 0,65% C do 1,7% C). Ze wzrostem zawartości węgla rośnie twardość i i wytrzymałość na rozciąganie, a maleją właściwości plastyczne. Stal narzędziowa - stal do produkcji narzędzi, elementów przyrządów pomiarowych oraz odpowiedzialnych uchwytów. Narzędzia do pracy na zimno: sprężyny, noże, piły do drewna, młotki, narzędzia stolarskie, frezy, wiertła. Stale narzędziowe charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na ścieranie, niewielką odkształcalnością i niewrażliwością na przegrzanie. Stal konstrukcyjna - stal używana do budowy konstrukcji stalowych i części urządzeń i maszyn o typowym przeznaczeniu. Gdy konstrukcja lub element urządzenia pracuje w trudnych lub ekstremalnych warunkach atmosferycznych, wytężeniowych lub cieplnych, stosuje się stale specjalne. Żeliwa są stopami odlewniczymi przeznaczonymi do wytwarzania części o skomplikowanych kształtach. W żeliwach jest o wiele większa zawartość procentowa wegla jak w stalach (nawet do 6,67%). Własności odlewu zmieniają się znacznie w zależności od składu chemicznego i technologii odlewania. Rodzaje żeliw: białe (zawartość węgla związana w postaci cementytu, zastosowanie - wykładziny, i ślimaki mieszalników materiałów sypkich, klocki hamulcowe itd.), połowiczne (pstre)(cementyt w z znacznym stopniu uległ grafityzacji), szare (obok osnowy metalicznej występuje grafit). Żeliwo 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. Podział żeliw szarych: zwykłe (wyst. grafit płatkowy - najmniejsza plastyczność i odporność na pękania, zastosowanie - grzejniki, korpusy, cylindry i tłoki), ciągliwe (grafit kłaczkowy), sferoidalne (grafit kulisty, zastosowanie - wały korbowe, obudowa skrzyni biegów, walce, tłoki, koła zębate), wermikularne (grafit o robaczkowatym kształcie). Żeliwa - charakterystyka: łatwość wytwarzania części o skomplikowanych kształtach, duża zdolność do tłumienia drgań, bardzo dobra skrawalność, dobra odporność na ścieranie, dobra wytrzymałość na ściskanie, niska cena.
Zadanie.1.
Obliczyć zawartość węgla w stali, która zawiera 99% perlitu i 1% cementytu.
%C=0,77%*0,99 + 6,67%*0,01=0,7623% + 0,0667%= 0,829%
Odp. Zawartość węgla w podanej stali wynosi 0,829%.
Zadanie. 2.
Obliczyć zawartość austenitu i perlitu w stali zawierającej 1% węgla. Zawartość węgla w perlicie wynosi 0,77%, a cementytu wtórnego 6,67%. Obliczamy z reguły dźwigni:
%perlitu =%austenitu=(6,67% - 1%)/(6,67%-0,77%)*100%=96,101%
Odp. Zawartość perlitu i austenitu w podanej stali wynosi 96,101%.
Zadanie. 3.
Obliczanie wielkość ziarna. n1=24; n2=19;
Obliczamy liczbę ziaren w kwadracie: N=n1 + 0,5*n2 +1
N=24 + 0,5*19 +1=34.5 Obliczamy liczbę ziaren przypadających na jednostkę powierzchni:
NA=N/AN AN=47461 μm2 NA=34,5/47461 μm2=0,00073 1/μm2 Obliczamy średnia wielkość ziarna:
a=1/NA a=1369 μm2 Odp. Średnia wielkość ziarna wynosi 1369 μm2.
Zadanie. 4.
Obliczanie średniej cięciwy ziarna płaskiego. L=446 μm n=12 Obliczanie średniej gęstości przecięcia ziaren: PL=n/L PL=0,0269 1/μm Obliczamy średnia cięciwę ziarna:
I=1/PL I=37,17 μm. Odp. Średnia cięciwa ziarna wynosi 37.17 μm.