LABORATORIUM MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE W BUDOWIE MASZYN	ĆWICZENIE NR 7	Temat ćwiczenia: Struktura i własności stali specjalnych
	M11 / I	Ocena ze sprawdzianu:

1. Skorygowane pytania kontrolne

1. Wymień grupy stali specjalnych

• Nierdzewne;

• Kwasoodporne;

• Żaroodporne;

• Żarowytrzymałe;

• Zaworowe;

• Stale i stopy na opory grzewcze;

• Stale utwardzane wydzieleniowo;

• Stale o szczególnych własnościach magnetycznych ;

2. Wymień główne składniki stopowe w stalach:

nierdzewnych, kwasoodpornych, żaroodpornych, żarowytrzymałych, utwardzanych wydzieleniowo.

• Nierdzewne: chrom;

• Kwasoodporne: chrom, nikiel, mangan, molibden, tytanem;

• Żaroodporne: chrom, krzem, nikiel, glin;

• Żarowytrzymałe: chrom, krzem, glin, nikiel, mangan, miedź, molibden, wolfram, wanad;

• Utwardzane wydzieleniowo: chrom, nikiel, miedź, krzem, mangan;

3. Jak oznacza się gatunki stali konstrukcyjnych specjalnych.

Oznaczenie stali specjalnych składa się z liczby oznaczającej zawartość węgla w setnych częściach procenta i kolejnych liczb wraz z cyframi oznaczającymi zawartość dodatków stopowych:

G - mangan

N - nikiel

F - wanad

S - krzem

M – molibden

J - aluminium

H - chrom

T - tytan

W - wolfram

3. Jakie pierwiastki najczęściej występują w stalach konstrukcyjnych specjalnych.

Chrom, krzem, nikiel, glin, molibden.

3. Określ rolę pierwiastków stopowych w stalach konstrukcyjnych specjalnych.

Pierwiastki stopowe zwiększają hartowność, twardość oraz wytrzymałość stali. Polepszają odporność na niekorzystne warunki i własności mechaniczne.

3. Które z poznanych stali specjalnych wykazują największą twardość i najwyższe własności wytrzymałościowe.

Stale utwardzane wydzieleniowo.

3. Jak wpływa temperatura odpuszczania na twardość stali maraging.

Wysoka temperatura odpuszczania zachowuje wysoką twardość i hartowność stali .

3. Rola chromu, niklu i molibdenu w stalach kwasoodpornych.

• Chrom- powoduje rozdrobnienie ziarna, podwyższa hartowność stali, zwiększa jej wytrzymałość;

• Nikiel- obniża temperaturę przemiany austenitycznej oraz prędkość hartowania, w praktyce ułatwia to proces hartowania i zwiększa głębokość hartowania. Nikiel rozpuszczony w ferrycie umacnia go, znacznie podnosząc wytrzymałość na uderzenie;

• Molibden- zwiększa hartowność stali, podnosi wytrzymałość i zmniejsza kruchość.

3. Rola chromu, krzemu i glinu w stalach żaroodpornych.

• Chrom- powoduje rozdrobnienie ziarna, podwyższa hartowność stali, zwiększa jej wytrzymałość;

• Glin i krzem - odtlenia stal;

10. Omów kryterium umożliwiające określenie struktury stali wysokostopowych na podstawie ich składu chemicznego.

Do określania składu fazowego stali wysokostopowych opracowano szereg kryteriów, spośród których największe praktycznie znaczenie posiada kryterium Schaefflera. Na podstawie składu chemicznego z odpowiednich wzorów empirycznych oblicza się równoważnik chromu (główny składnik ferrytotwórczy) oraz równoważnik niklu (główny składnik austenitotwórczy).

RCr = (%Cr) + (%Mo) + 1.5(%Si) + 0.5(%Nb) + 2(%Ti),

RNi = (%Ni) + 30(%C + %N) + 0.5(%Mn),

Następnie na odpowiednim wykresie (Schaefflera) wyznacza się punkt, który znajduje się w obszarze o określonym składzie fazowym.

1. Przebieg badań

Przedmiotem badań były próbki stali specjalnych do badań zawartości faz ferromagnetycznych

metodą magnetyczną. Badanie zostało wykonane za pomocą Ferrytometru o nazwie „Ferritscope” firmy Fisher, który był wyposażony w sondę MP-30. Na ćwiczeniu zostało także wykonane badanie mikrostruktury stali specjalnych. Do badania użyto mikroskopu metalograficznego wraz z kamera i oprogramowaniem OptaView.

1. Wyniki badań

Tabela . Skład chemiczny wybranych stali specjalnych określony za pomocą Leksykonu Materiałoznawstwa.określenie struktury przy pomocy kryterium Schaefflera.

Lp	Gatunek stali	Stężenie masowe pierwiastka %	%	%
		C	Mn	Si
1	H25T	0,15	0,8	1
2	X2CrNiN18-10	0,03	2	1
3	X2CrNiMoN22-5-3	0,03	2	1
4	X3CrNiMo13-4	0,05	1,5	0,7

Określenie struktury przy pomocy kryterium Schaefflera.

Na podstawie składu chemicznego z odpowiednich wzorów oblicza się równoważnik chromu oraz równoważnik niklu:

R_Cr = (%Cr) + (%Mo) + 1.5(%Si) + 0.5(%Nb) + 2(%Ti),

R_Ni = (%Ni) + 30(%C + %N) + 0.5(%Mn)

1. H25T

R_Cr= 25,5+0+1,5*1+0,5*0+2*0,8= 28,6

R_Ni= 0,6+30*0,15+0,5*0,8= 5,5

1. X2CrNiN18-10

R_Cr= 18+0+1,5*1+0,5*0= 19,5

R_Ni= 10+30*(0,03+0,17)+0,5*2= 17

1. X2CrNiMoN22-5-3

R_Cr= 22+3+1,5*1+0,5*0= 26,5

R_Ni= 5,5+30(0,03+0,16)+0,5*2= 12,2

1. X3CrNiMoN27-5-2

R_Cr= 13+0,5+1,5*0,7= 14,55

R_Ni= 4+30(0,05+0.02)+0,5*1,5= 6,85

1. Wyniki badań mikrostruktury

Rys 1. przedstawia mikrostrukturę ferrytyczno- austenityczną. Stal dupleks badana przy zastosowaniu obiektywu 40/06.

Rys.2 przedstawia mikrostrukturę martenzytyczną. Stal 17-4 badan przy zastosowaniu obiektywu 40/06.

Tabela 2 Porównanie wyników badań za pomocą ferrometru z wynikami obliczeń składu chemicznego.

Gatunek stali	Wynik badania %α	Wynik obliczeń %α
H25T	100	100
X2CrNi18-10	4,5	0
X3CrNiMo17-13-3	0	-
X2CrNiMoN22-5-3	44,4(±2,7)	60
X3CrNiMoN27-5-2	48,1(±1,7)	40
X3CrNiMo13-14	85,6(±2,6)	-
X4CrNiMo16-5-1	80,1(±1,2)	-
X5CrNiCuNb16-4	80,7(±0,57)	-

1. Wnioski.

Przeprowadzenie badania pozwoliło na określenie ilości ferrytu w próbkach i określeniu jej struktury.

• H25T – struktura ferrytyczna;

• X2CrNiN18-10 – struktura austenityczna;

• X2CrNiMoN22-5-3 – struktura austenityczno-ferrytyczna;

• X3CrNiMoN27-5-2 – struktura austenityczno-ferrytyczno-martenzytyczna;

Pierwiastki stopowe nadają różne właściwości w wyniku czego otrzymuje się stale o specjalnych właściwościach. Właściwości stali stopowych zależą od pierwiastków stopowych. Użytecznym urządzeniem w procesie badania ilości ferrytu jest ferrytometr. Dzięki wykresowi Schaeffler’a szybko możemy okreslic skład fazowy stali.