Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy

SPRAWOZDANIE nr1

Badanie mikroskopowe stali konstrukcyjnych i narzędziowych

.... gr. A

Data oddania sprawozdania: Ocena za sprawozdanie:

Badania mikroskopowe stali konstrukcyjnych i narzędziowych

1) Definicja stali

Stal jest przerobionym plastycznie, technicznym stopem żelaza z węglem, zawierającym do 2,11% C oraz inne pierwiastki pochodzące z surowców i paliw stosowanych podczas otrzymywania stali lub dodawane celowo. W skład chemiczny stali wchodzą pierwiastki konieczne ze względu na proces metalurgiczny: Mn, Si, czasem Al.- dodawane w celu odtleniania stali.

2) Klasyfikacja stali według składu chemicznego:

• Stale niestopowe (węglowe)

• jakościowe,

• specjalne,

• stale stopowe:

• niskostopowe,

• średniostopowe,

• wysokostopowe,

• Stale stopowe ze względu na klasy jakości można podzielić na:

• Stopowe jakościowo,

• Stopowe specjalne, w tym:

• Stale maszynowe,

• Stale na urządzenia ciśnieniowe,

• Stale konstrukcyjne,

• Stale szybkotnące,

• Stale narzędziowe stopowe,

• Stale na łożysko toczne,

• Stale o szczególnych własnościach fizycznych;

• Stale nierdzewne:

• Odporne na korozję,

• Żaroodporne,

• Żarowytrzymałe (odporne na pełzanie)

3) Wyjaśnienie oznaczeń omawianych stali:

• Stop ARMCO- opisuje zawartość węgla w stali, w tym przypadku zawartość węgla nie przekracza 0,008%. Nazwa ARMC jest skrótem nazwy firmy American Rolling Mill Company, która pierwsza rozpoczęła jego produkcję .

• C25- stal niestopowa do ulepszania cieplnego z zawartością węgla 0,25%,

• C45- stal niestopowa do ulepszania cieplnego z zawartością węgla 0,45%,

• C65- stal niestopowa do ulepszania cieplnego z zawartością węgla 0,65%,

• CT80- Stal narzędziowa niestopowa (węglowa) głęboko hartująca się, zawartość węgla wynosi 0,80%, litera T oznacza wyroby walcowni blachy ocynkowanej

• CT120- Stal narzędziowa niestopowa (węglowa) głęboko hartująca się, zawartość węgla wynosi 1,20%, litera T oznacza wyroby walcowni blachy ocynkowanej

4) Wyjaśnienie i scharakteryzowanie poznanych składników struktury (na zajęciach):

• Stop ARMCO

-rodzaj technicznie czystego żelaza (stal miękka) otrzymywana metodą metalurgiczną,

-charakteryzuje się dużą plastycznością oraz znaczną odpornością na korozje,

- jest to próbka której zawartość węgla nie przekracza 0,008%

- jego struktura jest czysto Ferrytyczna (F)

-posiada jednak niewielkie wydzielenia, czyli zanieczyszczenia

- w danej próbce można zaobserwować ferryt w czystej postaci

-ziarna są równoosiowe, linie granicy są proste i półokrągłe

-kolor granicy ziarna ma kolor szarości

-jest to próbka stali podeutektoidalna, czyli zawierająca poniżej 0,8% C. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna ferrytu oddzielone obszarami perlitu. Wraz ze wzorem zawartości węgla, udział ferrytu maleje, a perlit wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.

• C25

- stal C25 posiada 0,25% C

-ziarna są mniejsze

- posiada dwie struktury *jasne ziarna (FERRYT)

*ciemne ziarna (PERLIT)

-ziarna mają przekrój wielokątów i posiadają barwę koloru ciemnoszarego i nazywa się PERLIT

-względem struktury nazywa się ta stal Ferrytyczno Perlityczna (F+P)

-jest to próbka stali podeutektoidalna, czyli zawierająca poniżej 0,8% C. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna ferrytu oddzielone obszarami perlitu. Wraz ze wzorem zawartości węgla, udział ferrytu maleje, a perlit wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.

• C45

-stal C45 posiada 0,45% węgla

-mamy tu dwa składniki struktury:

* jasne ziarna (FERRYT)

*ciemne ziarna (PERLIT)

i jest ich prawie po równo, jednakże lekko przeważa perlit

-względem struktury nazywa się ta stal Perlityczno Ferrytyczna (P+F)

-jest to próbka stali podeutektoidalna, czyli zawierająca poniżej 0,8% C. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna ferrytu oddzielone obszarami perlitu. Wraz ze wzorem zawartości węgla, udział ferrytu maleje, a perlit wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.

• C65

- stal C65 posiada 0,65% C

- mamy tu dwa składniki struktury:

* jasne ziarna (FERRYT)

*ciemne ziarna (PERLIT)

jednakże przeważa zdecydowanie Perlit

-względem struktury nazywa się ta stal Perlityczno Ferrytyczna (P+F)

-ziarna posiadają różne odcienie szarości

-jest to próbka stali podeutektoidalna, czyli zawierająca poniżej 0,8% C. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna ferrytu oddzielone obszarami perlitu. Wraz ze wzorem zawartości węgla, udział ferrytu maleje, a perlit wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.

• CT80

-stal CT80 posiada 0,80% C

-ziarna maja odcień szarości

- zdecydowanie przeważa perlit

- względem struktury nazywa się ta stal tylko i wyłącznie Perlit (P)

- jest to próbka stali eutektoidalnej, czyli stal z dużą zawartością węgla (0,8% C). Stal taka ma strukturę ziarnistego perlitu, składającego się z płytek ferrytu i cementytu.

• CT120

-stal CT120 posiada 1,2% C

-stal ta posiada różne odcienie szarości, czyli jest to tylko perlit

-białe wydzielenia na granicach perlitu mają kształt podłużny i nazywa się to CEMENTYT WTÓRNY

-względem struktury nazywa się ta stal Perlityczno Cementytowa (P+C)

-jest to próbka stali nadeutektoidalna, czyli zawiera bardzo dużą zawartość węgla

Perlit – płytkowe skupienia ferrytu i cementytu powstałe przez rozpad eutektoidalny austenitu. Składnik stopów żelaza, mieszanina ferrytu i cementytu powstająca z austenitu w wyniku przemiany eutektoidalnej w temperaturze 727 °C; zawierająca 0,77% węgla. Poprzez przemianę eutektoidalną będziemy rozumieć odwracalną przemianę austenitu w perlit (ferryt i cementyt) zachodzącą w stałej temperaturze.

Ferryt – składnik fazowy i strukturalny stopów żelazo-węgiel, roztwór stały jednego lub więcej pierwiastków w żelazie α lub żelazie δ . Charakteryzuje się niską zawartością węgla: w temperaturze pokojowej maksymalnie 0,008%, a w temperaturze 727 °C rozpuszczalność wynosi 0,0218%. W przypadku przekroczenia granicznej rozpuszczalności węgla w ferrycie (np. podczas chłodzenia stopu o większej, niż 0,008%, zawartości C) tworzą się węgliki żelaza, głównie cementyt (Fe₃C). Mieszanina eutektoidalna ferrytu i cementytu nosi nazwę perlitu. Ferryt jest miękką i ciągliwą strukturą. Jest ferromagnetykiem do temperatury Curie wynoszącej 768 °C, w której przechodzi w odmianę paramagnetyczną.

5) Definicja cementytu:

Cementyt- metastabilny węglik żelaza o wzorze empirycznym Fe₃C (25% atomów C, co stanowi 6,67% masowych C). Jest jednym ze składników strukturalnych występującym w stali i żeliwach. Twardość cementytu wynosi ok. 65 HRC, dzięki czemu charakteryzuje się wysoką odpornością chemiczną. Krystalizuje się w temperaturze 1252 ^oC. Wyznaczeniem temperatury topnienia jest problematyczne z powodu jego rozkładu w wysokiej temperaturze do żelaza i węgla w postaci grafitu.

Struktura cementytu: atomy Fe __ atomy C

WŁAŚCIWOŚCI
Gęstość
Stan skupienia
Temperatura topnienia
Temperatura krytyczna

Cementyt tworzy w stopach Fe-C mieszaniny:

• perlit

• ledeburyt

• ledeburyt przemieniony.

Cementyt jako oddzielny składnik strukturalny występuje w stopach układu Fe-Fe3C w postaci cementytu pierwszorzędowego (pierwotnego), cementytu drugorzędowego (wtórnego) bądź cementytu trzeciorzędowego.

6) Wnioski:

W zależności od zawartości węgla w stali ma ono różną strukturę oraz właściwości, które można zmieniać poddając stal obróbkom takim, jak plastyczna lub cieplna. Zawartość ferrytu zmienia się wprost odwrotnie proporcjonalnie do zawartości perlitu w stali, czyli im więcej perlitu tym mniej ferrytu, można to zaobserwować na przykładzie np.C65 (przeważa perlit) albo C25(przeważa ferryt). Możemy zaobserwować w próbce stali, jak wpływa to także na budowę strukturalną stali. W zależności od składników struktury w danej stali zmienia sie jej nazwa np. stal CT120 wg struktury nazywa się PERLITYCZNO CEMENTYTOWA, ponieważ w swojej strukturze zawiera białe wydzielenia na granicach perlitu, które mają kształt podłużny i nazywa się to cementyt wtórny.