1. Charakterystyka stali o specjalnych właściwościach mechanicznych : stale Hadfielda, Maraging.

Stal Hadfielda jest typową stalą odporną na ścieranie, która zawiera 1,1-1,3% C oraz 12-13% Mn. Stal ta w temperaturze wyższej niż 950ºC wykazuje stabilną strukturę austenityczną, a po powolnym ochłodzeniu do temperatury pokojowej jest mieszaniną ferrytu i cementytu. Podczas ochłodzenia stali z wychłodzeniem izotermicznym w temperaturze ok. 600ºC z austenitu wydzielają się węgliki (Fe,Mn)₃C i następnie częściowo przebiega przemiana perlityczna. Stal w tym stanie wykazuje dobrą obrabialność. W wyniku przesycania z temperatury ok.1000ºC, z chłodzeniem w wodzie, w temperaturze pokojowej stal uzyskuje strukturę austenityczną. Stal Hadfielda umacnia się w czasie pracy, dlatego jest stosowana na elementy narażone na ścieranie przy dużych i dynamicznych naciskach powierzchniowych, np. na kosze koparek, gąsienice do ciągników, rozjazdy kolejowe, łamacze kamienia i młyny kulowe.

Grupę stali maraging stanowią niskowęglowe stopy żelazowo-niklowe o strukturze martenzytycznej, utwardzone wydzieleniowo, cechujące się znaczną wytrzymałością i plastycznością. W odróżnieniu od stali zawierających węgiel występujący w roztworze stałym lub w fazach węglikowych, stale typu „maraging” umacniają się dzięki wydzieleniu faz międzymetalicznych, np. Ni₃Ti, Fe₂Mo, Ni₃Mo, NiAl₂.

Głównym pierwiastkiem stopowym w tych stalach jest Ni, o stężeniu od 8 do 25 %. Zwiększa on hartowność stali umożliwiając w czasie hartowania, po austenityzowaniu, zajście przemiany martenzytycznej podczas chłodzenia w powietrzu. Pierwiastkiem najsilniej umacniającym jest Ti, tworzący w stalach tego typu liczne fazy międzymetaliczne. Przy stężeniu większym od 1% powoduje on znaczne obniżenie ciągliwości stali. Natomiast na zwiększenie ciągliwości silnie wpływa Mo, który powoduje zmniejszenie współczynnika dyfuzji innych pierwiastków stopowych po granicach ziaren, a nie na ich granicach. Molibden tworzy kilka faz utwardzających te stale podczas odpuszczania, korzystnie działając szczególnie w obecności Co. Kobalt zmniejsza rozpuszczalność Mo, a także W w żelazie Fα. Do tych stali mogą być dodawane Al, Be, Nb, W, Zr, Cr, które silnie umacniają martenzyt przez wydzielenie faz międzymetalicznych, tworzonych przez te pierwiastki.

1. Obliczono średnią twardość oraz odchylenie standardowe stali X55MnAl25-5. Na podstawie tych wyników narysowano wykres zależności twardości od wybranych parametrów przeróbki plastycznej. Wnioski zapisano poniżej.

1. Przeróbka wstępnie przekuta 1306

2. Próbka kuta gniotem 53% w temperaturze 500ºC

3. Próbka kuta gniotem 53% w temperaturze 600ºC

4. Próbka kuta gniotem 53% w temperaturze 700ºC

5. Próbka kuta gniotem 53% w temperaturze 800ºC

6. Próbka kuta gniotem 53% w temperaturze 900ºC

7. Próbka kuta gniotem 43% w temperaturze 900ºC

8. Próbka kuta gniotem 43% w temperaturze 1000ºC

9. Próbka kuta gniotem 43% w temperaturze 1100ºC

10. Próbka kuta gniotem 33% w temperaturze 1000ºC

11. Próbka kuta gniotem 33% w temperaturze 1100ºC

12. Próbka kuta gniotem 33% w temperaturze 1200ºC

Na podstawie powyższych danych można wywnioskować, że:

1. W przedziale temperatury od 500ºC do 900ºC twardość stopniowo spadała.

2. Od 900ºC twardość zaczęła wzrastać, aż do chwili, gdy temperatura zrównała się z 1000 ºC. Kolejno zaczęła gwałtownie spadać wraz ze wzrostem temperatury.

3. Rozrzut wyników jest dosyć duży ze względu na mało precyzyjne wyniki pomiarów twardości HV10.

4. Wzięto pod uwagę linię trendu, która pokazuje podstawową zależność między temperaturą, a twardością. Wraz ze wzrostem temperatury twardość stali spada. Materiał jest bardziej plastyczny oraz ciągliwy.

1. Trzy stale o różnej zawartości węgla 941- 0,53%C, 943-0,17%C i 945- 0,29%C poddano procesowi wyżarzania rekrystalizującego o różnych parametrach. Wyniki przedstawiono na rysunkach. Dokonaj analizy uzyskanych wyników badań możliwie jak najszerzej z punktu widzenia podejścia analitycznego i zapisz wnioski jakie Ci się nasuwają.

- na wykresie obrazującym zależność twardości stali od temperatury w trakcie 1 godziny po wyżarzaniu rekrystalizującym możemy zaobserwować wraz z przyrostem temperatury zmiany twardości badanych stali. Największa różnica między najwyższym poziomem twardości, a najniższym widoczna jest w przypadku stali o zawartości węgla 0,29%, a najmniejsza różnica występuje w przypadku stali o zawartości węgla 0,17%

- pomiaru twardości dokonano w skali Vickersa przy obciążeniu 1 kg, co wskazuje, że dla omawianej metody jest to obciążenie małe.

- z wykresu obrazującego zależność twardości od przyrostu temperatury możemy odczytać, że najmniejszą twardością cechowała się próbka o zawartości węgla 0,17%, co wskazuje na zależność, że twardość stali po wyżarzaniu rekrystalizującym zależy od zawartości węgla. Z omawianego wykresu możemy się również dowiedzieć, że badane stale w trakcie obróbki cieplnej posiadały największa twardość przy temperaturze 650ºC, następnie wraz z przyrostem temperatury ta twardość ulegała obniżeniu

- na wykresie obrazującym zależność twardości poszczególnych stali od czasu obróbki plastycznej możemy zauważyć, że wraz z przyrostem czasu twardość stali o zawartościach węgla 0,29% i 0,17% maleje, w przypadku stali o zawartości węgla równej 0,53% twardość początkowo maleje, następnie można zaobserwować minimalny wzrost

- z obu omawianych wykresów możemy wywnioskować, że większy wpływ na twardość omawianych stali miał przyrost temperatury. Wskazuje na to kształt obu wykresów.