8 (134)

Materiał do ćwiczeń nr 4: STALE NA RURY

Ćwiczenie opracowali: dr inż. Piotr Bała, mgr inż. Edyta Rożniata

Na podstawie wieloletnich badań prowadzonych w Katedrze Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków Akademii Górniczo-Hutniczej nad ilościowym wpływem pierwiastków stopowych na strukturę i własności stali oraz wykorzystując pakiet programów komputerowych pod nazwą „proSTAL” zaprojektowano nowy gatunek stali stopowej, z której wykonano wytop próbny o składzie chemicznym podanym w tabeli 1. Jest to niskowęglowa stal manganowo-molibdenowa uspokojona aluminium. Mangan i molibden to dwa pierwiastki o największej sile oddziaływania na hartowność stali przy równoczesnym dość silnym oddziaływaniu na wzrost twardości ferrytu.

Tabela 1. Skład chemiczny wytopu próbnego badanej siali

Stężenie pierwiastków, % masowy									CEV
C	Mn	Si	P	S	Cr	Mo	Alr	Alc
0,08	1,39	0,09	0,009	0,012	0,02	0,36	0,009	0,022	0,39

Jednym z głównych czynników decydujących o przydatności tej grupy stali do spawania jest ich skład chemiczny, a przede wszystkim stężenie węgla. Wskaźnikiem spawalności stali jest tzw. równoważnik chemiczny (ekwiwalent węgla) CEV wyrażony równaniem:

Mn Cr + Mo + V Ni + Cu

CEV = C +-+-+-

6    5    15

gdzie: C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu - oznaczają stężenia wymienionych pierwiastków w % masowych.

W stalach dobrze spawalnych stężenie węgla jest ograniczone do minimum i przeważnie nie przekracza 0,2%. Powyżej tej zawartości spawalność stali maleje, gdyż wskutek jej skłonności do hartowania się w spoinie i w strefie wpływu ciepła tworzą się struktury skłonne do pęknięć. Z drugiej strony węgiel jest podstawowym pierwiastkiem zabezpieczającym odpowiednią wytrzymałość stali. Stąd też zastępcze sposoby zwiększania własności wytrzymałościowych takich stali polegają m.in. na: umocnieniu ferrytu przez dodatki pierwiastków stopowych (np. Mn, Si) tworzących z żelazem roztwór stały lub za pomocą dyspersyjnych wydzieleń związków takich pierwiastków jak: Al, Nb, V, Ti. Podwyższenia granicy plastyczności takich stali można dokonać za pomocą rozdrobnienia ziarna ferrytu, zaś granicy wytrzymałości na rozciąganie np. przez przemiany fazowe (bainityczną, martenzytyczną).

Wytop 1	Skład chemiczny	C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Mo	Alr	AU	Ta= 900°C
	%	0 08	1.39	0.09	0.009	0.012	0.02	0.03	0.36	0.009	0 022	tA= 20 min

1100

mnn

10‘¹    10°    10¹    io²    10³    10⁴ _{t s} 10⁵

Rys. 1. Wykres CTPc stali anstenityzowanej przy T_A=900°C, wykonany metodą dylatometryczną

8