STALE STOPOWE
def. zawierają dodatki pierwiastków celowo wprowadzone do stali w
ilościach przekraczających min. stężenie, przy których nie wpływają na
strukturę i jej własności stal stopowa.
Cel wprowadzania dodatków stopowych do stali:
�� wywołanie określonych zmian strukturalnych
�� zwiększenie własności: mechanicznych i niektórych fizyko - chemicznych
�� zwiększenia hartowności oraz efektywności OC
Postać występowania dodatków stopowych i ich wpływ na własności stali:
w zależności od ilości i rodzaju pierwiastków stopowych mogą one
występować w następujących fazach:
1. rozpuszczać się w ferrycie lub austenicie
2. tworzyć węgliki , azotki lub węgliko - azotki
3. tworzyć fazy międzymetaliczne (z Fe lub między sobą)
4. w postaci wtrąceń niemetalicznych (WN)
5. w stanie wolnym (brak rozpuszczalności w osnowie lub nie reagują
pomiędzy sobą)
Ogólnie:
- pierwiastki stopowe rozpuszczone w roztworach stałych (F lub A)
wpływają głównie na:
- własności tych faz
- położenie temperatur krytycznych przemiany austenitu
(ukł. Fe-Fe C)
3
- szybkość dyfuzji
- położenie temperatur M i M
S f
- skłonność do odpuszczania
- wchodzenie pierwiastków stopowych do innych faz może powodować
- zubożenie roztworu stałego w dany pierwiastek
- ziększenie (lub pogorsznie) własności stali w zależności od
rodzaju i własności powstających faz oraz ich kształtu i dyspersji
ad.1.Wpływ pierwiastków stopowych rozpuszczonyh w roztworach
stałych
Ogół pierwiastków , które tworzą z Fe r-ry stałe możemy podzielić na:
- austenitotwórcze: Mn ,Ni , Co (rozszerzają zakres wyst. r-ru st.g�-
(austenitu)-Rys.1a.
- ferrytotwórcze : Cr ,V ,Al ,Si , Ti , Mo ,W (ograniczają zakres
występowania r-ru stałego g� (austenitu) - rys. 1b.
Rys.1 Schemat wpływu pierwiastków stopowych:
1a. Austenitotwórczych
1b. Ferrytotwórczych
1c. Sprzyjających przemianie eutektoidalnej-
na charakter układu równowagii Fe z w/w pierwiastkami
Wpływ na punkty krytyczne ukł. Fe - Fe C ( S, E i Acm )
3
wszystkie pierwiastki stopowe przesuwają w/w punkty do niższej
zawartości C (w lewo)
Wpływ na przemiany alotropowe Fe
- Cr, Mn, Ni,Cu, C, N obniżają temp. A3
- Mn, Ni,Cu, C, N, Co podwyższają temp. A4
- wpływ w/w pierwiastków na temp A1 przedstawia rys.2.
Rys.2. Wpływ pierwiastków stopowych na temperayurę przemiany
eutektoidalnej stali.
Wpływ pierw. stopowych na strukturę stali
Struktura stali stopowej jest f( rodzaju i stężenia pierwiastka stop. oraz
zawart. C )
pierwiastki austenitotwórcze- Mn, Ni, Co : str., F+A, A oraz ledeburyt ( przy
wys.zawartości C)
 pierwiastki ferrytotwórcze - Al,Si, P, Ti, V, Cr,Mo,W - przy małym ich
stężeniu - str. podeuktoidalna , eutektoidalna i nadeutektoidalna; przy
większym ich stężniu półferrytyczna i ferrytyczna, natomiast przy dużych zaw.
C str.ledeburytyczna
Wpływ pierwiastków stopowych na przemiany austenitu podczas
chłodzenia
wszystkie pierwiastki rozpuszczone w austenicie (oprócz Co) zwiększają
hartowność stali
- pierwiastki austenitotwórcze Mn, Ni,Si- przesuwają krzywe początku i
końca przemiany austenitu do dłuższych czasów (bez zmiany charakteru
krzywych)- rys.3a
- pierwiastki węglikotwórcze Cr,W,Mo,V- przesuwają krzywe początku i
końca przemiany austenitu do dłuższych czasów (zmieniając charakter
krzywych)- rys.3b.
Rys.3. Schemat wpływu pierwiastków stopowych na kinetykę
izotermicznej przemiany austenitu.
 - wpływ pierwiastków stopowych na przemianę martenzytyczną
Wszystkie pierwiastki (oprócz Al, Co ) wpływają na położenie M i M -
s f
rys.4
Rys.4.Wpływ stężenia pierwiastka stopowego na położenie temp. Ms i M
f
wpływ pierwiastków stopowych na proces odpuszczania
- stale niestopowe nagrzane do temp. >� 2000C tracą szybko twardość
- pierwiastki stopowe zmniejszają szybkość dyfuzji co powoduje
- przesunięcie przemian (wydzielanie węglików i wolniejszy spadek
twardości stali) podczas odpuszczania stali stopowych do wyższych
temperatur (mechanizm odpuszczania <� 4500 C jest analogiczny jak stali
niestopowej)
->� 4500C (w zależności od ilości i rodzaju dodatków stopowych-
węgliktwórczych) wydzielają się dyspersyjne węgliki wywołując tzw.
efekt twardości wtórnej - rys. 5.
 Rys.5. Wpływ zawartości Mo oraz temp. odpuszczania na twardość stali
zawierającej 0,35%C
Kruchość odpuszczania :
I - ego rodzaju - objawem jej jest spadek udarności stali -węglowej jak i
stopowej - odpuszczonej w temp. ok. 3000(niezależnie
od v ).Za jedną z przyczyn uważa się nierównomierne
chł
odpuszczenie martenzytu, na granicach byłego ziarna
austenitu (powstanie otoczki węglika e�- ułatwia to
zarodkowanie pęknięć).
II - ego rodzaju - występuje w przypadku stali z dodatkami: Mn, Cr,Ni,P
lub śladowych ilości As i Sb, odpuszczonych w
zakresie temp. 500 - 6000C i wolnochłodzonych.
Za jej przyczynę uważa się sgregację np. P (lub
innych domieszek) granic ziarn lub powstawanie
różnych faz pośrednich.
Kruchości tej zapobiega szybkie chłodzenie po
odpuszczeniu- lub dodatek Mo (> 0.6%).
 Ad.2 i ad.3 �� omówiono wcześniej.
Ad.4.Wtrącenia niemetaliczne (WN)
Pierwiastki stopowe oraz domieszki o powinowactwie większym
niż Fe do O lub S, tworzą w zakrzepłej stali tlenki, siarczki lub tlenko-
2
siarczki.
Jch ilość, rodzaj i morfologia -oprócz składu chemicznego stali -
zależy od technologii jej wytwarzania (szczególnie od jej sposobu
odtleniania).
Ad.5.Dodatki stopowe występujące w stanie wolnym.
Pewne pierwiastki stopowe np. Pb,mogą występować w postaci
wolnego składnika lub tworzyć r-ry st. graniczne np. Cu (ok.2%).
Wpływ pierwiastków stopowych na własności ferrytu
a.
b.
rys.6.Wpyw perwiastków stopowych na własności ferrytu :
a - na twardość
b  na udarność