Wstęp teoretyczny:
Klasyfikacja stali niestopowych według jakości, własności i zastosowania:
•Jakościowe (w tym uprzednio wyodrębniane podstawowe)
•Specjalne
Stale niestopowe jakościowe:
-Określa się tylko wymagania dotyczące niektórych własności, np. ciągliwości, wielkości ziarna, podatności na obróbkę plastyczną, na poziomie niższym od stali specjalnych. Zalicza się także stale elektrotechniczne.
-Do stali niestopowych jakościowych zaliczane są wszystkie stale niestopowe, nie będące stalami specjalnymi
Stale niestopowe specjalne:
-Charakteryzują się wyższym stopniem czystości i mniejszym udziałem wtrąceń niemetalicznych niż stale jakościowe
-Zwykle do ulepszania cieplnego lub hartowania powierzchniowego
-Spełniają jeden z warunków: wymagana praca łamania w stanie ulepszonym cieplnie; głębokość utwardzenia powierzchniowego lub twardość powierzchni po hartowaniu; niski udział wtrąceń niemetalicznych; maksymalne stężenie fosforu i siarki; minimalna praca łamania w -50 C; przewodność elektryczna.
Stale niestopowe konstrukcyjne i maszynowe:
•Konstrukcyjne, na mało odpowiedzialne elementy w budownictwie, w formie blach, prętów, kształtowników,
•Maszynowe, na elementy maszyn.
Stale niestopowe spawalne drobnoziarniste:
•Wyższe wymagania niż uprzednio,
•Stale jakościowe jak poprzednio,
•Na elementy konstrukcji spawanych bardzo obciążonych, jak mosty, zbiorniki i śluzy.
Stale niestopowe do ulepszania cieplnego:
•Przeznaczone głównie do produkcji elementów maszyn w stanie ulepszonym cieplnie
Stale niestopowe do nawęglania:
•Stale niestopowe specjalne o zawartości 0,1-0,16% C i 0,45-0,75% Mn
Stale niestopowe automatowe: do obróbki skrawaniem
O określonym przeznaczeniu:
•Na druty patentowane
•Na druty do zbrojenia kabli ziemnych
•Na rury ogólnego przeznaczenia
•Do produkcji sprężyn
•Na łańcuchy techniczne i okrętowe
•Do zbrojenia betonu
•Do budowy mostów
•Stosowane w górnictwie
•Stosowane w kolejnictwie
•Na rury kotłowe
Niestopowe narzędziowe:
Na narzędzia tnące do drewna, papieru, tworzyw sztucznych, na proste narzędzia rolnicze
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze strukturą stali węglowych w stanie wyżarzonym i obrobionym cieplnie oraz właściwościami niżej wymienionych stali:
Stan wyżarzony (nr próbki):
1. Żelazo „armco”
6. Stal eutektoidalna perlityczna
8. Stal nadeutektoidalna
Stan po obróbce cieplnej (nr próbki):
1. Martenzyt
3. Sferoidyt
7. Sorbit
Przebieg ćwiczenia:
Obserwacja struktur w stanie wyżarzonym:
1) 1. Żelazo „armco” (Rodzaj technicznie czystego żelaza, miękka stal, ok. 0,1% domieszek. Nazwa „armco” jest skrótem nazwy firmy American Rolling Mill Company, która pierwsza rozpoczęła jego produkcję.) Charakteryzuje się dużą plastycznością i znaczną odpornością na korozję, ma korzystne własności magnetyczne - dużą przenikalność magnetyczną, małe straty przez histerezę.
Zastosowanie:
do wyrobu blach transformatorowych,
na rdzenie transformatorów,
do produkcji uszczelek,
do wyrobu tygli,
do wytopu cynku,
jako wsad przy wytapianiu stali o małej zawartości węgla
Powiększenie 500x
2) 6. Stal eutektoidalna perlityczna, stal zwierająca 0.8% węgla. Zawiera ziarnisty perlit (100%) składający się z płytek ferrytu i cementytu
Powiększenie 400x
3) 8 Stal nadeutektoidalna, stal zawierająca powyżej 0.8% węgla. Na polerowanym przekroju oglądanym pod mikroskopem daje się zauważyć ziarna perlitu oddzielone obszarami cementytu drugorzędowego. Wraz ze wzrostem zawartości węgla, udział perlitu maleje, a cementytu wzrasta. Wzrasta także twardość stali, a obniża się jej ciągliwość.
Powiększenie 200x
Obserwacja struktur w stanie obrobionym cieplnie:
1) 1. Martenzyt - forma stopu żelaza i węgla powstała przez rozpad austenitu przy jego szybkim schładzaniu tak, by nie było czasu na jego naturalną przemianę na ferryt i cementyt. Temperatura początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależy od zawartości węgla w stopie. Martenzyt ma strukturę drobnoziarnistą. Ziarna mają kształt igieł przecinających się pod kątem około 60°. Martenzyt jest fazą bardzo twardą i kruchą. Martenzyt powstaje w czasie hartowania stali.
Powiększenie 500x
2) 3. Sferoityd (Podczas nagrzewania powyżej 600 ˚C, które wywołuje koagulację cementytu - struktura taka nazywa się cementytem kulkowym lub sferoitydem i cechuje stosunkowo niska twardość.)
Powiększenie 500x
3) 7. Sorbit składa się z nadzwyczaj drobnych, kulistych cząstek cementytu w osnowie ferrytycznej. Cechuje się on wysokimi własnościami wytrzymałościowymi i plastycznymi. Twardość sorbitu w zależności od składu chemicznego stali i warunków odpuszczania wynosi od 20 do około 45 HRC.
Powiększenie 500x
4