12 kwiecień 2012
Sprawozdanie 4
Tomasz Marchewka
Mechatronika
Czwartek nieparzysty 7:30
Temat: Stale stopowe, mikrostruktury, właściwości, zastosowanie.
Wprowadzenie.
Celem ćwiczenia laboratoryjnego jest zapoznanie się z mikrostrukturami stali stopowych. W tym ćwiczeniu skupiliśmy się głównie na stalach odpornych na korozję oraz stalach kwasoodpornych. W pierwszej części zajęć laboratoryjnych zapoznaliśmy się ze składem chemicznym poszczególnych rodzajów stali odpornych na korozję. W kolejnej zaś części badaliśmy mikrostruktury przy pomocy mikroskopu metaliczego. W ostatniej części zajeliśmy się użyciem poszczególnych mikrostruktur w życiu codziennym.
Charakterystyka oraz zastosowanie stali stopowych odpornych na korozje:
stale ferrytyczne - zawierają od 10,5 do 30% Cr, poniżej 0,1% C, a niekiedy także do 1,6% Ni oraz pierwiastki stabilizujące o dużym powinowactwie do węgla: Ti, Nb lub Zr. Stale te stosuje się w stanie wyżarzonym po wygrzaniu w temperaturze 750-800°C. Struktura stali prawidłowo wyżarzonych w temperaturze otoczenia składa się z ferrytu kaczka stopowego z wydzieleniami węglików chromu lub wyłącznie z ferrytu. Wadą tych stali jest nieodwracalna gruboziarnistość, wydzielaniem się w osnowie kruchej fazy α oraz fazy σ.
stale martenzytyczne - są odporne na korozję, zawierają 1,2%C oraz 12 do 19% Cr, a niekiedy także dodatki Ni i Mo. W stalach martenzytycznych podczas nagrzewania zachodzi już pełna przemiana αàγ. Po zahartowaniu z temperatur 950-1050°C, najczęściej w oleju, stale te mają strukturę martenzytyczną z wydzieleniami niezupełnie rozpuszczonych węglików chromu. Stosowanie wysokiej temperatury hartowania ma na celu nasycenie austenitu chromem, tak aby po odpuszczeniu zahartowanej stali w osnowie pozostało 12% Cr, zapewniającą odporność korozyjną kasza stali, która jest zbliżona do odporności korozyjnej stali klasy ferrytycznej.
stale austenityczne - zawierają od 17 do 25% Cr oraz niezbędną dla zapewnienia struktury austenitycznej ilość Ni, Mn lub N. Zawartość niklu musi być odpowiednio dobrana do zawartości chromu. Za względu na wysoką mięta cenę niklu mięso skład chemiczny stali jest na ogół tak dobrany, aby strukturą austenitu uzyskać przy możliwie najmniejszej zawartości niklu 8-10%. Gdy zawartość C <0,03% należy zwiększyć ilość niklu do 12%, aby struktura stali była w pełni austenityczna w temp. około 1050°C.
stale ferrytyczno-austenityczne (duplex) - zawierają zwykle 22-26% Cr 3,5-8% Ni oraz do 4,5%Mo, 0,05-0,35% N. Do zalet należy zaliczyć to, że przy prawie takiej samej odporności na korozję ogólną, jak stal austenityczna, ma znacznie większą odporność na korozję rafał naprężeniową i wżerową, nie jest czuła na korozję międzykrystaliczną. Stale te stosuje się w wymiennikach ciepła i rurociągach pracujących w środowiskach zawierających chlorki, instalacjach chemicznych w produkcji metanolu, kwasów organicznych, przy budowie statków.
Szkice badanych struktur:
a) próbka H 17 pow. 200x
|
b) próbka H 15 pow. 400x
|
c) próbka H 11 pow. 200x
|
d) próbka H 2 pow. 400x
|
e) próbka H 12 pow. 400x
|
f) próbka H 13 pow. 400x
|
Zastosowanie struktur oraz ich przykłady
a) H17 Austenit przykładowo X5CRNI18-10 - Główne zastosowanie tej stali odnosi się do przechowywania i obróbki artykułów spożywczych, dostawy żywności oraz wyposażenia szpitalnego. Stanowią one również standardowe materiały stosowane na wyposażenie w inżynierii chemicznej i są szeroko wykorzystywane na przybory i urządzenia domowe. Są również przeznaczone na zbiorniki zasobnikowe mleka, kadzie piwne i elementy dla browarnictwa, zlewozmywaki oraz kompletne zestawy wyposażenia gastronomicznego, wnętrza zmywarek do naczyń oraz ościeżnice drzwiowe, przybory kuchenne, sztućce i naczynia gospodarcze. Gatunek ten jest tak szeroko stosowany ze względu na swą chemiczną obojętność w kontakcie z wieloma rodzajami pożywienia, a także w kontakcie z różnorodnymi detergentami stosowanymi przy jego oczyszczaniu.
b) H15 Austenityczna przykładowo X2CrNb17 -12 -3 Gatunek ten nadaje się do produkcji urządzeń i elementów do przechowywania białego wina, solonego pożywienia i elementów pracujących w agresywnych środowiskach takich jak pektyna stosowana do wyrobu dżemów, konfitur.
c) H 11 X6CrMo17-1 Ferrytyczna z wydzeileniem węglika Typowe zastosowanie stal ta znajduje wprodukcji wyrobów AGD, elementów w przemyśle samochodowym(np układ wydechowy czy budownictwie.
d) H 2 martenzytyczny po obróbce cieplnej hartowaniu i odpuszczeniu sorbit odpuszczony przykładowo X39Cr13 Zastosowanie elementy maszyn narzędzia odporne na korozje i ścieranie , niektóre narzędzia skrawające przyrządy pomiarowe igły do guzików.
e) H-12 martenzytyczny po zahartowaniu np. X4CrNiMo 16-5-1 Zastosowanie jako wyroby hutnicze z tych stali w postaci taśm walcowanych na zimno lub gorąco oraz prętów i drutów stosuje się do kształtowania gotowych wyrobów poddawanych następnie starzeniu.
f) H 13 martenzytyczna po obróbce z widocznymi wydzieleniami drobnych węglików wtórnych oraz nierozpuszczonych węglików eutektycznych w osnowie drobnoiglastego martenzytu X70CrMo15 zastosowanie w stalach narzędziowych