ZŁOTE PYTANIA :
Ad.2)
Ferryt – jest roztworem stałym węgla w żelazie α. Rozpuszczalność węgla w żelazie α przy temp. eutektoidalnej(727 C)wynosi 0.02% ,zaś przy temp. normalnych zaledwie 0.008%. Ferryt ma niską wytrzymałość i twardość (HB=ok.80,Rm=ok.300Mpa),natomiast dużą plastyczność i udarność (A5=ok.50%,KM=200 J/cm2).
Perlit – jest eutektoidalną mieszaniną ferrytu i cementytu ,zawierającą 0.8% węgla.
Składa się on z 87% ferrytu i 13% cementytu. Powstaje z rozkładu austenitu przy temp.
727 C. W stalach wolno chłodzonych perlit posiada budowę pasemkową ,tj. zbudowany
jest z na przemian ułożonych płytek ferrytu i cementytu. Cienkie płytki kruchego cementytu w miękkim i plastycznym ferrycie nadają perlitowi większą twardość i wytrzymałość przy gorszych właściwościach plastycznych ,wszelako bez objawów kruchości. Stal eutektoidalna o strukturze czysto perlitycznej wykazuje następujące własności : HB=ok.240 ,Rm=ok.850Mpa ,A5=ok.10% ;dane te dotyczą perlitu grubopasemkowego. Ze zmniejszającą się grubością pasemek ferrytu i cementytu ,tj. ze wzrastającym stopniem dyspersji perlitu ,wzrasta jego twardość i wytrzymałość przy obniżaniu właściwości plastycznych.
Cementyt – jest to związek chemiczny żelaza z węglem ,zawierający 6.67% węgla ,krystalizujący w układzie rombowym. Jest składnikiem twardym (ok.820HB) o dużej kruchości. W stalach nadeutektoidalnych cementyt występuje jako oddzielny składnik strukturalny ,zazwyczaj w postaci siatki na granicach ziarn perlitu.
Ad.7)
Krytyczną prędkością chłodzenia - nazywamy najmniejszą prędkość z jaką można chłodzić materiał aby nie zaszła jeszcze przemiana dyfuzyjna. Warunkiem koniecznym i podstawowym aby przemiana martenzytyczna mogła zostać zapoczątkowana
jest chłodzenie materiału z dużą prędkością (oddawanie ciepła) tzn. właśnie większą od tzw. prędkości krytycznej.
Hartowaniem - nazywamy zabieg cieplny polegający na nagrzaniu materiału do temperatury o 30-50 C wyższej od Ac3 (912) i Acl (723).
Wygrzaniu w tej temperaturze a następnie chłodzeniu w celu otrzymania struktury martenzytycznej lub bainitycznej. Martenzyt jest to przesycony roztwór stały węgla w żelazie "a" ,ma budowę sieci tetragonalnej ,która powstaje w wyniku przemiany sieci austenitu. Pod mikroskopem martenzyt ma budowę iglastą. Ma największą objętość spośród wszystkich składników strukturalnych i dlatego podczas przemiany austenitu w martenzyt ,w materiale występują bardzo duże naprężenia. Jak każdy roztwór przesycony martenzyt jest strukturą niestabilną i dlatego po hartowaniu materiału konieczne jest stosowanie zabiegów cieplnych ,które powodują obniżenie energii wewnętrznej.
Oprócz martenzytu w materiale zahartowanym pozostaje niewielka ilość austenitu (do 10-15%) zwanego austenitem szczątkowym!!!
Jest to austenit ,który nie uległ przemianie w martenzyt gdyż zwiększająca się objętość tego składnika zablokowała możliwość takiej przemiany (zjawisko stabilizacji austenitu szczątkowego).Austenit szczątkowy jest niekorzystnym składnikiem strukturalnym , dlatego trzeba stosować dalsze zabiegi obróbki cieplnej aby go usunąć.
Uważa się ,że materiał jest zahartowany jeżeli w jego strukturze występuje minimum 50% martenzytu.
Ulepszanie cieplne - hartowanie z wysokim lub średnim odpuszczaniem. W wyniku tego zabiegu stal ma strukturę sorbityczną ,jest to mieszanina ferrytu i cementytu kulkowego. Ulepszanie cieplne stosuje się dla większości stali konstrukcyjnych i stopowych.
Odpuszczanie - stosujemy zawsze po hartowaniu. Polega ono na nagrzaniu materiału do temperatury nieco poniżej Acl ,wygrzaniu w tej temperaturze ,a następnie chłodzeniu lub studzeniu. Odpuszczanie jest zabiegiem cieplnym przeprowadzanym zawsze po hartowaniu materiału i poniżej temp. Acl. Stopień usunięcia naprężeń w materiale zależy od temp. odpuszczania i im wyższa tym większy jest procent usuniętych naprężeń pohartowniczych i większa jest plastyczność materiału.
Rozróżniamy dla stali węglowych trzy rodzaje odpuszczania :
niskie (od 150 - 250 C ,podczas tego zabiegu w materiale uprzednio zahartowanym ,mającym bardzo duże naprężenia wewnętrzne następuje niewielki ruch dyslokacji oraz atomów węgla ,tak ,że w efekcie część naprężeń hartowniczych ulega usunięciu. Materiał ma w dalszym ciągu wysoką twardość i wytrzymałość ,a małą plastyczność. W wyniku hartowania i niskiego odpuszczania struktura stali węglowych składa się z martenzytu i austenitu szczątkowego. Taką obróbkę cieplną stosuje się przede wszystkim dla narzędzi , sprawdzianów i przedmiotów nawęglanych (np. koła zębate) ).
średnie (od 250 - 500 C ,podczas tego zabiegu następuje dalsze usunięcie naprężeń hartowniczych oraz dyfuzja atomów węgla co powoduje powstawanie węglików żelaza o wzorze Fe2,2C. Tetragonalna sieć krystaliczna martenzytu ulega powolnej przemianie w regularną sieć sześcienną. Po hartowaniu i średnim odpuszczaniu materiał ma stosunkowo małe naprężenia wewnętrzne ,średnią twardość i wytrzymałość i nieco wyższą plastyczność. Struktura stali węglowych po takim zabiegu to martenzyt odpuszczony i małe ilości austenitu szczątkowego plus węgliki Fe2,2C. Hartowanie i średnie odpuszczanie stosuje się dla matryc kuźniczych .resorów i sprężyn.
wysokie (od 500 - 600 C ,w tych temperaturach na skutek dyfuzji atomów węgla następuje rozpad martenzytu ,który ulega przemianie w ferryt ,natomiast węgliki Fe2,2C ulegają przemianie w cementyt Fe3C. Materiał ma najbardziej korzystną kombinację własności wytrzymałościowych i plastycznych tzn. ,że przy wysokich własnościach wytrzymałościowych ma również wysokie własności plastyczne. Dlatego też połączenie hartowania z wysokim odpuszczaniem nazywamy ulepszaniem cieplnym.
Homogenizacja - (wyżarzanie ujednoradniające) wyżarzanie polega na nagrzaniu materiału do określonej temperatury ,wygrzaniu w tej temp. ,a następnie powolnym chłodzeniu. Nie można w ścisły sposób określić temp. tego zabiegu ,oraz szybkości chłodzenia jak to miało miejsce w przypadku hartowania lub odpuszczania. Te parametry zależą ściśle od celu i właściwości jakie chcemy aby obrabiana cieplnie stal posiadała.
Rozróżnia się kilkanaście rodzajów wyżarzania : rekrystalizujące ,zupełne ,normalizujące ,z przemianą izotermiczną ,sferoidyzujące ,odprężające ,grafityzujące ,odwęglające ,przegrzewające. Przykładowy sposób wyżarzania można przedstawić następująco : wyżarzanie normalizujące polega na nagrzaniu stali do temp. 30 - 50 C wyższej od Ac1 i Acm ,wygrzaniu w tej temp. ,a następnie powolnym studzeniu na wolnym powietrzu. Celem tego zabiegu jest otrzymanie w materiale jednakowej drobnoziarnistej struktury ,a tym samym polepszenie jego plastyczności i zmniejszenie naprężeń wewnętrznych.
Ad.8)
Rodzaje hartowań :
zwykłe
stopniowe
izotermiczne
powierzchniowe (tylko wierzchnia warstwa materiału zostaje zahartowana ,a środek pozostaje plastyczny i miękki).
Ad.10)
STALE KONSTRUKCYJNE STOPOWE - są używane do budowy konstrukcji stalowych i różnego rodzaju pojazdów ,temp. ich stosowania to
od -40 - 300 C (dla stali do niskich temp. od -200 - 200 C). Przydatność stali stopowych konstrukcyjnych do określonych zastosowań ocenia się na podstawie następujących badań : własności mechanicznych przy temp. pokojowej i dodatkowo innej temp. podyktowanej warunkami pracy konstrukcji ,najważniejszym kryterium jest stosunek granicy plastyczności do granicy wytrzymałości wyrażony w procentach Re/Rm*100% , który dla stali do ulepszania cieplnego wynosi ok. 96%. Oznacza to ,że konstrukcja zrobiona z takiej stali ma dostateczną sztywność i odkształca się plastycznie. Odporność na kruche pękanie obliczona metodami mechaniki pękania i wyrażona wskaźnikiem Kic (krytyczny współczynnik intensywności naprężenia). Określa on naprężenia graniczne ,które mogą spowodować zniszczenie konstrukcji. Jest to współczynnik zastępujący obecnie przy projektowaniu konstrukcji tzw. współczynnik bezpieczeństwa ,gdyż podaje dokładną wartość naprężenia. Położenie temp. przejścia plastyczno-kruchego Tpk oceniane na podstawie badania udarności stali.
PODZIAŁ STALI STOPOWYCH KONSTRUKCYJNYCH :
o podwyższonych własnościach wytrzymałościowych
do ulepszania cieplnego
sprężynowe
do utwardzania powierzchniowego
na łożyska toczne
do pracy w niskich temperaturach.
SSPW są to stale spawalne o podwyższonej granicy plastyczności powyżej 300 MPa i granicy wytrzymałości powyżej 500 MPa. Aby zapewnić dobrą spawalność tych stali ogranicza się w nich zawartość węgla do 0.22% oraz zwiększa zawartość Mn do 2%. Obróbka cieplna tych stali polega na normalizowaniu ,gdyż po tym zabiegu stale mają strukturę drobnoziarnistą zapewniającą im odpowiednią ciągliwość. Stale te stosuje się również z niewielkimi dodatkami Nb lub V co powoduje wzrost odporności na pękanie (szczególnie konstrukcji spawanych) w obniżonych temperaturach. Zastosowanie : zbiorniki do przechowywania ciekłych gazów w temperaturze do -50 C ,elementy pojazdów i konstrukcji spawanych ,od których wymaga się dobrej odporności na pękanie.
STALE DO ULEPSZANIA CIEPLNEGO - stale o zawartości węgla od 0.25 - 0.5 % i sumarycznej zawartości pierwiastków stopowych do 5%.
Mogą to być stale : manganowe ,chromowe ,chromowo-molibdenowe ,chromowo-niklowo-molibdenowe itp. Wymaga się od nich dobrej hartowności gdyż ich obróbka cieplna polega na ulepszaniu cieplnym. Dzięki niej mają wysokie własności wytrzymałościowe przy zachowaniu dobrych własności plastycznych ,a dodatek Mo zapewnia im odporność na tzw. kruchość odpuszczania. Zastosowanie : części maszyn i urządzeń do których wymaga się wyżej wymienionych własności.
STALE SPRĘŻYNOWE - charakteryzują się przede wszystkim wysoką granicą sprężystości przy dużej wytrzymałości na zmęczenie oraz odpowiednim zapasem plastyczności aby nie pękały w sposób kruchy. Zalicza się do nich stale o zawartości węgla 0.4 - 0.65 % ,najczęściej z dodatkiem krzemu od 1 -1.5 %. Krzem rozpuszcza się w ferrycie tworząc roztwór stały ,tym samym utwardza go zwiększając własności sprężyste. Stosunek Rs/Rm*100%=80%. Obróbka cieplna : hartowanie i średnie odpuszczanie. Zastosowanie : sprężyny ,resory itp.
STALE DO UTWARDZANIA POWIERZCHNIOWEGO - są to stale do nawęglania o zawartości węgla max. 0.25% i dodatku Cr ,Ni ,Mo w ilościach poniżej 1% każdego z pierwiastków. Obróbka cieplna polega na hartowaniu w temperaturze nawęglania i odpuszczaniu.
STALE DO AZOTOWANIA - zawartość węgla 0.25 - 0.45 % + dodatki : Cr ,Al ,V ,Mo. 38MHJ - stal przeznaczona wyłącznie do azotowania ,na powierzchni stali tworzą się bardzo twarde azotki aluminium ,których temp. topnienia wynosi 2500 C ,mają dużą odporność na ścieranie ,ale znacznie większą kruchość. Obróbka cieplna stali do azotowania polega na hartowaniu ,azotowaniu i odpuszczaniu.
STALE NA ŁOŻYSKA TOCZNE - zawierają do 1% węgla i 1.5% Cr ,mają charakterystyczne oznaczenia np. ŁH15. Muszą charakteryzować się bardzo dużą czystością ,brakiem wewnętrznych pęknięć i równomiernie rozłożonymi drobnymi kulistymi węglikami chromu. Obróbka cieplna polega na hartowaniu i niskim odpuszczaniu (struktura : martenzyt odpuszczony ,duża liczba regularnie rozmieszczonych węglików chromu ,co zapewnia odpowiednią odporność na ścieranie łożyska).
STALE DO PRACY W NISKICH TEMPERATURACH - muszą mieć dużą ciągliwość w niskich temperaturach ,a więc punkt Tpk położony jest w jak najniższej temperaturze. Do temp. -40 C stosuje się stale bardzo nisko węglowe. Do temp. -50 C stosuje się stale SSPW. Do temp.-90 C stosuje się stale z dodatkiem 3.5% Ni. Do temp. -150 C stosuje się stale z dodatkiem 5% Ni. Do temp. -196 C stosuje się stale z dodatkiem 7% Ni. Do temp. powyżej -200 C stasuje się stale wysoko stopowe chromowo-niklowe.
Ad.11)
Zawartość takich zanieczyszczeń jak siarka czy fosfor decyduje o jakości stali węglowej.
SIARKA - powoduje zjawisko zwane kruchością na gorąco stali tzn. ,że w temperaturze przeróbki plastycznej na gorąco (ok.980 C) siarka tworzy z żelazem eutektykę siarczkową ,która występuje na granicach ziaren i ulega nadtlenieniu. Podczas walcowania stali materiał pęka i nadaje się tylko na złom. Zjawisku temu zapobiega się obniżając zawartość siarki i dodając do stali manganu (Mn) ,który wiąże siarkę w siarczek manganu (Mns) o znacznie wyższej temp. topnienia.
FOSFOR - powoduje zjawisko kruchości na zimno. Rozpuszcza się w ferrycie tworząc roztwór stały ,który powoduje utwardzenie i znaczny wzrost kruchości tego składnika. Oznacza to ,że stal ,która w temperaturach ujemnych była plastyczna i ciągliwa staje się twarda i krucha nawet w temperaturach dodatnich. Zapobieganie kruchości na zimno polega na drastyczny obniżeniu zawartości fosforu.
* Fosfor jest domieszką szkodliwą. Z układu równowagi Fe-P wynika ,że fosfor występuje w stali w postaci roztworu stałego. Zmniejsza on bardzo znacznie plastyczność stali i podwyższa temp. ,przy której staje się ona krucha ,wywołując kruchość stali na zimno.
W zależności od zawartości siarki i fosforu stale węglowe konstrukcyjne dzielimy na :
stale zwykłej jakości - zawartość siarki i fosforu po 0.05%
stale wyższej jakości - zawartość siarki i fosforu po 0.04%
stale najwyższej jakości - zawartość siarki i fosforu łącznie do 0.03%
Ad.12)
Pod wpływem odkształcenia plastycznego na zimno ,które zachodzi poniżej temp. rekrystalizacji ,w strukturze i własnościach metali zachodzą zmiany zwane zgniotem. Zgniot powoduje umocnienie materiału (jego utwardzenie tzn. wzrost granicy plastyczności i wytrzymałości ,obniżenie własności plastycznych). Po zgniocie materiał ma zniszczoną budowę wewnętrzną ,zasadniczym zmianom ulegają jego własności magnetyczne i elektryczne ,wzrasta jego gęstość itp. Aby przywrócić mu poprzednie własności i odbudować zniszczoną budowę krystaliczną (regularny układ atomów w sieci krystalicznej) musimy dostarczyć energii zewnętrznej np. w postaci ciepła. Pierwszym etapem odbudowy sieci wewnętrznej jest zjawisko zdrowienia materiału , zachodzi ono poniżej temp. rekrystalizacji ,następuje częściowe porządkowanie się budowy wewnętrznej , zmniejszenie gęstości dyslokacji. W efekcie powracają własności magnetyczne ,elektryczne i chemiczne ,natomiast bez zmian pozostają własności wytrzymałościowe i plastyczne materiału (mała plastyczność ,duża wytrzymałość). Jeżeli podgrzejemy materiał powyżej temperatury rekrystalizacji wystąpi zjawisko zwane rekrystalizacją pierwotną tzn. ,że w miejscu zniszczonych ziaren zaczną powstawać (zarodkować) nowe nieodkształcone ziarna ,które świadczą o odbudowie sieci krystalicznej materiału. Zmniejsza się liczba dyslokacji do stanu sprzed zgniotu. Powracają wszystkie własności fizyko-chemiczne ,wzrasta plastyczność ,maleje wytrzymałość. Bardzo ważne jest ,aby po przeróbce plastycznej na zimno i rekrystalizacji otrzymać strukturę o równomiernym i drobnym ziarnie.
Zgniot krytyczny - jest to taki zgniot po którym podczas rekrystalizacji nastąpi maksymalny rozrost ziaren.
Ad.13)
Obróbka plastyczna na zimno - ZGNIOT - informacje w/w.
Obróbka cieplna - jest to zabieg lub połączenie kilku zabiegów cieplnych mających na celu zmianę struktury ,a przez to nadanie pożądanych cech i własności mechanicznych ,fizycznych i chemicznych materiałowi. Rozróżniamy następujące rodzaje obróbki cieplnej :
a) hartowanie
b) odpuszczanie
c) wyżarzanie
d) starzenie
Maksymalna temperatura ,w której przeprowadza się obróbkę cieplną wynosi ok.1100 C. Wyróżnia się cztery przemiany tzw. podstawowe ,które zachodzą w stopach żelaza z węglem ,podczas ich nagrzewania lub chłodzenia. Są to : przemiana perlitu w austenit (podczas nagrzewania) ,przemiana austenitu w perlit (podczas chłodzenia) ,przemiana martenzytyczna (podczas chłodzenia) ,przemiany podczas odpuszczania (podczas nagrzewania). Wszystkie te przemiany oprócz martenzytycznej są przemianami dyfuzyjnymi tzn. następuje dyfuzja atomów węgla ,a jej siła napędową jest dążenie układu do obniżenia swojej energii wewnętrznej. Szybkość zachodzenia tych przemian ściśle zależy od gradientu temperatury ,przemiany te nie powodują w materiale dużych naprężeń i zachodzą stosunkowo wolno ,w różnych miejscach materiału ( a nie równocześnie w całej objętości). Przemiany dyfuzyjne rozpoczynają się zwykle w miejscach uprzywilejowanych tzn. takich ,które maja większą energię wewnętrzną niż pozostała część materiału ,są to np. granice ziren ,skupiska dyslokacji , zanieczyszczenia ,wtrącenia niemetaliczne itp.
Przemiana martenzytyczna jest przemianą bezdyfuzyjną ,zachodzi równocześnie w całej objętości materiału z prędkością zbliżoną do prędkości dźwięku ,następuje wtedy gwałtowna przebudowa sieci krystalicznej ,która powoduje powstanie w materiale bardzo dużych naprężeń. Warunkiem koniecznym i podstawowym aby ta przemiana mogła zostać zapoczątkowana jest chłodzenie materiału z dużą prędkością (oddawanie ciepła) tzn. większą od tzw. prędkości krytycznej.
Utwardzanie wydzieleniowe i dyspersyjne - ad.21
Umocnienie roztworowe
Ad.14)
Przesycanie - jest to nagrzewanie do temperatury rozpuszczania się faz i następnie oziębianie w celu otrzymania przy temperaturze pokojowej metastabilnego roztworu stałego.
Hartowanie - jest to austenityzowanie i następnie oziębianie z szybkością umożliwiającą uzyskanie struktury martenzytycznej lub bainitycznej. Mówi się wówczas o hartowaniu martenzytycznym lub bainitycznym. Hartowanie martenzytyczne dzielimy w zależności od sposobu oziębiania na:
zwykłe (oziębianie ciągłe w ośrodku o temperaturze niższej od Ms)
stopniowe (pierwszy stopień oziębiania do temperatury wyższej od Ms w czasie niezbędnym do oziębienia całego przekroju ,lecz nie dłuższym od czasu trwałości austenitu ; drugi stopień oziębiania do temp. otoczenia w powietrzu)
W przypadku hartowania bainitycznego w zależności od sposobu oziębiania rozróżnia się hartowanie :
zwykłe (z oziębianiem ciągłym)
z przemianą izotermiczną (z oziębianiem w kąpieli o temp. wyższej od Ms i wytrzymaniu w czasie do całkowitego ukończenia przemiany bainitycznej)
Hartowanie objętościowe - jest to hartowanie ,w którym austenityzowanie obejmuje całą objętość przedmiotu ,zaś grubość warstwy zahartowanej jest zależna od hartowności materiału i szybkości chłodzenia.
Hartowanie powierzchniowe - jest to hartowanie z szybkim nagrzewaniem (indukcyjnym ,płomiennym lub kąpielowym) tylko wierzchniej warstwy materiałów.
Odkształcenia i pęknięcia przy hartowaniu są wynikiem nierównomiernych zmian objętości metalu na przekrojach hartowanych elementów. Wynikają one ze skurczu cieplnego ,wywołanego chłodzeniem ,oraz ze zmian objętości właściwej ,związanych z przemianami strukturalnymi (austenit posiada najmniejszą objętość właściwą ,a martenzyt największą).
Starzenie - jest to wygrzanie przy temp. pokojowej lub przy innej temperaturze ,niższej od temperatury rozpuszczania w celu wydzielenia faz z przesyconego roztworu stałego o odpowiednim stopniu dyspersji. Rozróżnia się starzenie naturalne - w temp. otoczenia - oraz sztuczne (przyspieszone) - w temp. podwyższonej.
Odpuszczanie - jest to grzanie uprzednio zahartowanego przedmiotu do temp. niższej od Ac1 i chłodzenie w celu zmiany struktury ,właściwości stali zahartowanej i zmniejszenia naprężeń hartowniczych. W zależności od zakresu temperatur rozróżnia się odpuszczanie :
niskie w zakresie ok. 150 - 250 C
średnie w zakresie ok. 250 - 500 C
wysokie w zakresie ok. 500 - Ac1
Ulepszanie cieplne - jest to połączenie operacji hartowania i wysokiego lub średniego odpuszczania.
Utwardzanie wydzieleniowe (dyspersyjne) - jest to połączenie operacji przesycania i starzenia.
Ad.15)
Hartowność - jest to bardzo ważna cecha materiału ,określa ona zdolność materiału do tworzenia struktury martenzytycznej lub bainitycznej czyli do hartowania się materiału. Określa ona zdolność do obróbki cieplnej. Hartowność stali zależy od następujących czynników :
zawartości węgla (im więcej węgla tym większa hartowność)
pierwiastków stopowych (wszystkie pierwiastki stopowe za wyjątkiem kobaltu zwiększają hartowność pod warunkiem ,że są rozpuszczone w austenicie)
wielkości ziaren austenitu (im większe ziarna tym większa hartowność)
jednorodności ziaren autenitu (im bardziej jednorodne tym większa hartowność)
obecności zanieczyszczeń
wtrąceń niemetalicznych itp. (im więcej zanieczyszczeń tym mniejsza hartowność).
Ad.16)
Obróbka cieplna podzerowa - są to zabiegi cieplne polegające na wymrożeniu materiału ,stosuje się je zwykle po hartowaniu stali dla których temperatura końca przemiany martenzytycznej znajduje się poniżej 0 C. Powoduje to dodatkowe przechłodzenie materiału i w efekcie przemianę części austenitu szczątkowego w martenzyt.
Ad.17)
Pierwiastki stopowe mogą występować w następujących postaciach :
jako rozpuszczone w roztworze np. ferrycie lub austenicie (Si ,Ni ,Co ,Cr ,Mo)
jako węgliki (Nb ,Zr ,Ti ,V ,W ,Mo ,Cr)
we wtrąceniach niemetalicznych
w związkach międzymetalicznych
w postaci wolnej [bardzo rzadko] (Mn ,Si ,Pb).
Pierwiastki występujące w roztworach powodują wzrost własności wytrzymałościowych stali ,wzrost twardości ,a spadek własności plastycznych.
Pierwiastki występujące w postaci węglików powodują wzrost wytrzymałości stali oraz wzrost jej odporności na ścieranie ,przy czym stopień tego wzrostu zależy od wielkości i rozmieszczenia węglików. Pierwiastki węglikotwórcze mogą w stali występować w postaci zarówno roztworu stałego jak i węglików. Zależy to od zawartości węgla i obecności innych pierwiastków np. jeśli jest mało węgla a dużo pierwiastków węglikotwórczych to po związaniu węgla określoną ilością pierwiastków ,pozostała ich część rozpuści się w ferrycie lub austenicie.
Dodatek pierwiastków stopowych do stali powoduje całkowitą zmianę w wyglądzie układu równowagi żelazo-węgiel. Charakterystyczne punkty tego układu zostają przesunięte ,a pole austenitu jest najczęściej poszerzone ,temperatury przemian również ulegają przesunięciom. W przypadku stali stopowych przy wykonaniu obróbki cieplnej nie można korzystać z układu żelazo-węgiel. Należy stosować wykresy CTPc dla konkretnego gatunku stali.
Ad.18)
Skłonność do korozji międzykrystalicznej jest wadą stali typu 18/8 (stal chromowo-niklowa =8% Ni + 18% Cr). Występuje ona po ich nagrzaniu do temperatur w granicach od 450 do 800 C ,np. podczas spawania. W nagrzanej strefie następuje wydzielanie węglików chromu na granicach ziarn ,przez co zawartość Cr w austenicie obniża się poniżej wartości granicznej ,tj. 12% i możliwe jest wystąpienie korozji w odległości kilku do kilkunastu milimetrów od spoiny. W celu skutecznego przeciwdziałania temu zjawisku stosuje się alternatywnie następujące zabiegi :
ponowne przesycanie stali ,co jest możliwe tylko dla niewielkich elementów
obniżenie zawartości C w stalach poniżej 0.03% (sposób kosztowny) ,np. stale 00H18N10
tzw. stabilizowanie stali przez wprowadzenie pierwiastków silniej węglikotwórczych niż Cr ,np. Ti ,Nb
stosowanie stali austenityczno-ferrytycznych o obniżonej zawartości Ni i zwiększonej zawartości Si albo również i Cr. Są one jednak trudne w przeróbce plastycznej i ich zastosowanie jest ograniczone
Dodatek :
Oprócz skłonności do korozji międzykrystalicznej stale Cr-Ni są mało odporne na korozję naprężeniową. Zjawisko to objawia się pękaniem elementów stalowych nawet w środowisku słabo korozyjnym przy równoczesnym działaniu naprężeń rozciągających (np. naprężenia spawalnicze ,konstrukcyjne itp.). W stalach nierdzewnych pęknięcia przebiegają zwykle przez ziarna. Wskaźnikiem odporności stali na pękanie korozyjne jest wartość współczynnika Kic określona w warunkach korozyjnych (Kiscc).