Katedra Metaloznawstwa i Technologii

Materiałowych

Zakład Metaloznawstwa i Obróbki Cieplnej

Wykład 9:

STALE STOPOWE

Stale stopowe

- stopy na osnowie żelaza, obrobione

plastycznie, zawierające oprócz węgla celowo wprowadzone
dodatki stopowe.

Stale stopowe są stosowane ponieważ stale węglowe nie
mogą zaspokoić wymagań nowoczesnej techniki !!!

Wady stali węglowych:

- cechują się małą hartownością,
- zahartowane, mają dużą skłonność do zmiany własności
podczas odpuszczania,
- w podwyższonych temperaturach ulegają szybkiemu
utlenianiu,
- mają małą odporność na pełzanie,
- mają małą odporność na korozję.

Wszystkie te wady można wyeliminować dodając do stali
odpowiednio dobrane pierwiastki stopowe !!!

Klasyfikacja stali stopowych

Według zastosowania

Według struktury

Według zawartości

pierwiastków stopowych np.:

stale konstrukcyjne

stale narzędziowe

stale o szczególnych

własnościach np.:

nierdzewne

kwasoodporne

żaroodporne

żarowytrzymałe

zaworowe

odporne na ścieranie

w stanie równowagi

podeutektoi

dalne

eutektoidalne

nadeutektoidalne

ledeburytyczne

po przyspieszonym chłodzeniu
(na powietrzu) mogą mieć strukturę:
- ferrytyczną,
- perlityczną,
- bainityczną,
- martenzytyczną,
- austenityczną

chromowe

chromowo-niklowe

chromowo-wanadowe

Pierwiastki stopowe w stalach występują w następujących fazach:

a) mogą rozpuszczać się w ferrycie lub austenicie

b) mogą tworzyć węgliki, azotki lub węglikoazotki

c) mogą tworzyć fazy międzymetaliczne z żelazem lub między sobą

d) mogą tworzyć związki z domieszkami ( np. siarką lub tlenem )

e) w nielicznych przypadkach mogą występować w stanie wolnym

Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali stopowych

Zgodnie z

klasyfikacją Wevera

ogół pierwiastków stopowych, które tworzą z żelazem

roztwory stałe można podzielić, na dwie grupy:
a) rozszerzające zakres austenitu,
b) zwężające zakres austenitu.

Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali stopowych

Wpływ pierwiastków stopowych na własności stali stopowych

Stale konstrukcyjne stopowe

Stale

do

nawęglania

Znakowanie stali konstrukcyjnych stopowych:

dwie cyfry, które

stoją na początku oznaczają zawartość węgla w setnych częściach
procentu, a litery oznaczają pierwiastek stopowy: H - chrom, G -
mangan, S - krzem, N - nikiel, F - wanad, T - tytan, W - wolfram, K -
kobalt, M - molibden, J - aluminium. Jeśli zawartość określonego
pierwiastka jest większa od 1%, to po literze pierwiastka podaje się
cyfrę określającą zawartość tego pierwiastka w procentach. Stale
łożyskowe zamiast cyfr oznaczających zawartość węgla mają literę
Ł, a po znaku chromu (H) - liczbę oznaczającą zawartość tego
pierwiastka w dziesiątych częściach procentu.

Stale konstrukcyjne stopowe

Stale do ulepszania
cieplnego

Stale konstrukcyjne stopowe

Stale
sprężynowe

Stale
łożyskowe

Stale narzędziowe stopowe

Znakowanie stali narzędziowych stopowych

opiera się na innych

zasadach niż stali konstrukcyjnych.

Stale do pracy na zimno

( do

250

0

C ) oznacza się na początku literą N,

stale do pracy na gorąco

(

do 600

0

C ) - literą W, a

stale szybkotnące

- literą S.

Stale narzędziowe do pracy
na zimno

Stale narzędziowe stopowe

Stale narzędziowe do pracy
na gorąco

Wykrojnik - mat. stal WCL

Stale narzędziowe stopowe

Stale
szybkotnące

Stale o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale

nierdzewne

i

kwasoodporne

Dlaczego stale nierdzewne nie
korodują ?

Stale nierdzewne są zwane stalami
szlachetnymi
( ang. stainless steel, niem.
Edelstahl )

Stale o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale

nierdzewne

i

kwasoodporne

Stale o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale

nierdzewne

i

kwasoodporne

Co to jest korozja
międzykrystaliczna stali
nierdzewnych ?

Jest

to

korozja

wywołana

powstawaniem na granicach
ziaren

węglików

chromu

(Cr

23

C

6

), które wyciągają chrom

ze strefy przygranicznej. Jeśli
zawartość

chromu

spadnie

poniżej 12%, ulega ona korozji
jak zwykła stal.

Zapobiegać jej można przez:

- ograniczenie zawartości węgla
do 0,03%
- stosowanie przesycania stali
od temp. 1000-1100

0

C, przez co

osiąga

się

równo-

mierne

rozłożenie węgla w roztworze,
- unikanie nagrzewania stali do
temp. 500-800

0

C, przy której

wydzielają się węgliki chromu,
- wprowadzenie do stali tytanu
lub niobu co najmniej w ilości
5- lub 10-krotnej zawartości
węgla. Powstające węgliki TiC
lub NbC uodparniają całkowicie
stal

na

korozję

międzykrystaliczną.

Stale o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale

żaroodporne

i

żarowytrzymałe

Żaroodporność

jest to odporność na działanie gazów utleniających w

temp. wyższych od 500

0

C, natomiast

żarowytrzymałość

- jest to

odporność na odkształcenia w wysokich temperaturach ( pełzanie ).

Stale o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale
zaworowe

Od stali zaworowych wymaga się oprócz odporności na korozję
gazową, również odporności na ścieranie w podwyższonych
temperaturach (np. do 900

0

C dla grzybka zaworu wydechowego ).

Mają większą zawartość węgla niż stale żaroodporne ( do 0,5% ).

Stale odporne na
ścieranie

Do tej grupy można zaliczyć stal manganową ( a właściwie staliwo )
o składzie: 1,0-1,4%C, 12-14% Mn, 0,3-1% Si - nazwaną

stalą

(staliwem) Hadfielda

.

Cechuje się bardzo dużą skłonnością do umocnienia, ponieważ pod
wpływem zgniotu tworzą się mikrobliźniaki. Po przesycaniu
twardość stali wynosi ok. 200 HB, a w wyniku zgniotu wzrasta do ok.
500 HB, zachowując jednocześnie dużą udarność.
Stosowana jest na rozjazdy kolejowe, szczęki łamaczy kamienia, kasy
pancerne itp.

Stale o szczególnych własnościach fizycznych i chemicznych

Stale o szczególnych własnościach
magnetycznych

Materiały magnetycznie miękkie

- mają wąską i wysmukłą pętlę

histerezy, co odpowiada dużej pozostałości magnetycznej i małej
koercji ( stosujemy je w transformatorach, prądnicach, silnikach
elektrycznych ). Są to stale krzemowe zawierające poniżej 0,08% C i
0,4-4,2% Si

Materiały magnetycznie twarde

- mają szeroką pętlę histerezy, o

mniejszej pozostałości magnetycznej, ale znacznie większej koercji
( stosujemy je na magnesy trwałe ). Są to stale o zawartości 0,7% C z
dodatkiem wolframu ( 6% np. stal W6 ) lub chromu ( 5,5-10% ) i
kobaltu ( 6-16% ) np. stal H6K6

Powierzchnia pętli

jest proporcjonalna do
energii

potrzebnej

do

przemagnesowania
materiału.