L-3 Nisko i wysokowęglowe stopy żelaza.

1.Podaj klasyfikację stopów żelaza.

-surówka

-stal

-żeliwo

-staliwo

-żelazostopy

2.Zdefiniuj co to jest stal, staliwo, żeliwo?

STAL- stop żelaza z węglem o zawartości <2,11%C nie zawiera eutektyki i nadaje się do obróbki plastycznej

STALIWO- stop żelaza z węglem w postaci lanej, nie poddany obróbce plastycznej. Własności mechaniczne staliwa są nieco gorsze od stali o takim samym składzie po obróbce plastycznej.

ŻELIWO- odlewniczy stop żelaza z węglem o takiej zawartości węgla która zapewnia krzepnięcie z przemianą eutektyczną (praktycznie 2,5 do 4.5%C), zawierający pewne ilości krzemu (do 3,5%), manganu (do 1%), fosforu (do 0,8%) i siarki (do 0,3%) pochodzenia metalurgicznego.

Węgiel w żeliwach (poza osnową) może występować w postaci związanej jako cementyt (ogól-nie węgliki) bądź w postaci wolnej jako grafit w zależności od czego rozróżnia się:

- żeliwa szare - węgiel w postaci grafitu,

- żeliwa białe - węgiel związany w cementycie,

- żeliwa połowiczne (pstre) z węglem występującym zarówno w postaci wolnej jak i związa-nej.

3.Podaj właściwości mechaniczne stali/staliwa niestopowego.

W zależności od gatunku własności mechaniczne zawierają się w przedziałach:

R_e=200-340 MPa

R_m=400-550 MPa

KV=20-45 J

Staliwo ma trochę niższe właściwości od stali.

4.Podaj właściwości mechaniczne żeliwa szarego i sferoidalnego (niestopowego).

żeliwo szare Ze wzrostem ilości perlitu w osnowie wzrasta wy­trzymałość i twardość żeliwa, a maleje wydłużenie R_m =100-450 MPa twardość do 255 HB

żeliwo sferoidalne wy­trzymałości R_m w granicach 350-900 MPa R_p w granicach 220-600 MPa i wydłużeniu A₅ - w granicach odpowiednio 2-22%.

5.Omów wpływ węgla na właściowości mechaniczne stali/staliwa.

Wzrost zawartości węgla w stali pociąga za sobą wzrost zawartości twardszych niż ferryt składników struktury, a to powoduje wzrost twardości ogólnej stali.

Zwiększenie zawartości węgla powoduje zmianę struktury stali. Jeżeli stal zawiera mniej niż 0,8% C, to jej struktura składa się ferrytu i perlitu. Struktura stali zawierającej 0,8% C składa się tylko z perlitu, natomiast w stali o zawartości powyżej 0,8% C oprócz perlitu występuje również cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ściśle ze zmianą własności mechanicznych. wraz ze wzrostem zawartości węgla gwałtownie maleje plastyczność przy równoczesnym wzroście twardości, wytrzymałości na rozciąganie (R_m) i granicy plastyczności (R_e). Dwie ostatnie wielkości osiągają maksimum przy zawartości ok. 1%C, po czym ulegają obniżeniu ze względu na wzrost kruchości.

Wpływ węgla na właściwości mechaniczne stali

6.Omów wpływ kształtu grafitu na właściwości żeliwa.

Grafit jako faza niemetaliczna wpływa osłabiająco na metal, gdyż sam ma małą wytrzymałość i twardość. Płatki grafitu wytwarzają w osno­wie metalicznej nieciągłości o ostrych krawędziach, które działają jak karb, a więc zwiększają skłonność do kruchego pękania. Stąd wytrzyma­łość na rozciąganie, udarność i ciągliwość żeliw są znacznie mniejsze niż stali o strukturze analogicznej jak osnowa żeliwa.

Wytrzymałość na ściskanie i twardość, mało zależne od obecności grafitu, są zbliżone do odpowiednich wartości dla stali o takiej samej strukturze, jak osnowy grafitu.

Oczywiście znaczny wpływ na własności żeliwa mają postać i dys­persja grafitu. Im większy jest udział grafitu i im grubsze są płatki, tym niższa jest wytrzymałość i ciągliwość żeliwa.

Największe zastosowanie przemysłowe mają jak dotąd żeliwa szare. Grafit występuje tu w postaci nieregularnych płatków różnej wielkości, tworząc nieciągłości w osnowie metalicznej. Wytrzyma-łość grafitu w porównaniu z osnową można przyjąć za równą zeru, stąd też żeliwa szare odznaczają się niską wytrzymałością na roz-ciąganie i zginanie, przy dość dobrej wytrzymałości na ściskanie. Wytrzymałość zmęczeniowa żeliw szarych jest również niewielka ze względu na obecność wspomnianych karbów strukturalnych. Zmieniając postać z płatkowej np. na kulistą i rozdrabniając wydzielenia można uzyskać znaczny przyrost R_m, R_0.2 , A₅

. Wyróżniamy żeliwa szare z wydzieleniami grafitu w postaci:

• Dużych płatków - wytrzymałość tego żeliwa na obciążenia dynamiczne jest mała ponieważ płatki osłabiają materiał, natomiast posiada doskonałą zdolność tłumienia drgań oraz przewodność cieplną.

• Wydzieleń sferycznych - wytrzymałość na obciążenia dynamiczne jest duża i żeliwo jest plastyczne.

7.Jak wpływa mikrostruktura osnowy na właściwości mechaniczne żeliwa?

Wraz ze wzrostem zawartości perlitu w osnowie rośnie twardość a maleje wydłużenie.

8.Metody wytwarzania wyrobów ze stopów żelaza.

-stapianie

-elektroliza

-dyfuzja w stanie stałym.

---