Nazwa wydziału: IMiR	Nazwisko i Imię: Grzegorz Drążkiewicz	Data zajęć: 6.03.2009r.
Nr roku i grupy: Rok IA gr. IV	Prowadząca: dr inż. Joanna Kowalska	Ocena:
			Temat ćwiczenia: „Badanie mikroskopowe stali węglowych w stanie wyżarzonym oraz żeliw.”

Teoria

Stal - stop żelaza z węglem i innych pierwiastków o zawartości do 2,11% węgla. Stale mogą być przerabiana plastyczne, bądź odlewana do form (staliwa).

Stale, ze względu na zawartość innych pierwiastków, dzielimy na:

• Niestopowe - procentowy udział pierwiastków jest ograniczony przez normy.

• Stopowe - zawartość danych pierwiastków przekracza ograniczenia z norm.

Stale niestopowe, ze względu na zawartość węgla, dzielimy na:

• Niskowęglowe - stale miękkie, do ok. 0,25% C

• Średniowęglowe - półtwarde, 0,25 - 0,65% Średniowęglowe

• Wysokowęglowe - twarde, powyżej 0,65% C

Stale stopowe dzielimy na dwie klasy:

• Stale jakościowe - stale mające określone wymagania (np. ciągliwość, regulowaną wielkość ziarna, podatność na przeróbkę plastyczną).

• Stale specjalne - stale o wysokiej czystości metalurgicznej, niskie wtrącenia niemetaliczne.

Stale niestopowe, ze względu na zastosowanie, dzielimy na:

• Konstrukcyjne ( 0,65 - 0,8% C)

• Narzędziowe (0,8 - 1,7% C, teoretycznie do 2,11% C)

Składniki strukturalne w stalach

Ferryt - między węzłowy roztwór stały węgla w żelazie alfa (oznaczenie α). Struktura ferrytu składa się z poszczególnych krystalizatorów oddzielonych od siebie powierzchniami rozdziału. Im większa jest ta powierzchnia tym krystalizatory są drobniejsze. Drobne ziarna są korzystne ze względu na tłoczliwość czy odporność na pęknięcia.

Cementyt - związek żelaza z węglem o wzorze Fe₃C (6,67% masowych C), ma własności metaliczne.

W układzie Fe - Fe₃C wyróżnia się:

• Cementyt pierwszorzędowy - wydziela się z cieczy (surówki nadeutektoidalne).

• Cementyt drugorzędowy (wtórny) - wydziela się z austenitu (stale nadeutektoidalne).

• Cementyt trzeciorzędowy - wydziela się z ferrytu przedeutektoidalnego.

Austenit - między węzłowy roztwór stały w żelazie gamma (oznaczenia γ). Austenit występuje po nagrzaniu stali do bardzo wysokich temperatur.

Perlit - mieszanina ferrytu i cementytu powstająca z austenitu w wyniku przemiany eutektoidalnej (temp. 727 stopnie Celsjusza).

Żeliwa - stopy odlewnicze przeznaczone do wytwarzania części o skomplikowanych kształtach. Zawartość węgla (teoretyczna): 2,11 - 6,67%.

Rodzaje żeliw:

• Białe - całkowita lub prawie całkowita zawartość węgla jest związana w postaci cementytu; kruche, duża odporność na ścieranie.

• Połowiczne (pstre) - cementyt uległ w znacznym stopniu grafityzacji.

• Szare - obok osnowy metalicznej występuje grafit.

Podział żeliw szarych ze względu na kształt grafitu:

• Zwykłe (grafit płatkowy).

• Sferoidalne (grafit kulisty).

• Wermikularne (grafit o kształcie robaczkowym).

• Ciągliwe (grafit postrzępiony / kłaczkowi).

Składniki strukturalne żeliw

Ledeburyt - eutektyczna mieszanina austenitu i cementytu powstająca w wyniku chłodzenia cieczy zawierającej 4,3% masowych C przy temperaturze 1148 stopni Celsjusza.

Ledeburyt przemieniony - powstaje na wskutek eutektoidalnej przemiany austenitu w perlit poniżej 727 stopni Celsjusza.

Grafit - odmiana alotropowa węgla, bardzo mała plastyczność i wytrzymałość. W żeliwach traktowany jest jako nieciągłość materiałowa. Ma niekorzystny wpływ na plastyczność i wytrzymałość na rozciąganie materiałów.

Grafit korzystnie wpływa na:

• rzadkopłynność żeliw,

• dobre wypełnienie form,

• własności przeciwcierne,

• tłumienie drgań i wibracji przez żeliwa,

• małą wrażliwość na wady powierzchniowe,

• obróbę skrawaniem (ułatwienie obróbki).

Żeliwa są cennym materiałem konstrukcyjnym ze względu na:

• łatwość wytwarzania części o skomplikowanych kształtach,

• dużą zdolność do tłumienia drgań,

• bardzo dobrą skrawalność,

• dobrą odporność na ścieranie,

• dobrą wytrzymałość na ściskanie.

Staliwa węglowe i stopowe - Staliwo jest to stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, zawierający do około 2,0% węgla, otrzymywany w procesach stalowniczych w stanie ciekłym odlewany do form odlewniczych.

Rodzaje staliw stopowych:

• manganowe,

• manganowo-krzemowe,

• chromowe,

• chromowo-molibdenowe,

• chromowo-manganowo-krzemowe,

• żaroodporne,

• odporne na korozję(nierdzewne i kwasoodporne),

• konstrukcyjne do pracy w podwyższonych temperaturach,

PRAKTYKA (ZADANIA)

Cel doswiadczenia:

Zapoznanie sie z wlasnosciami i zastosowaniem stali i zeliw.

CZESC PRAKTYCZNA(DOKONANE OBLICZENIA)

Zad.1.

Obliczyc zawartosc wegla w stali, ktora zawiera 99% perlitu

i 1% cementytu.

%C=0,77%*0,99 + 6,67%*0,01=0,7623% + 0,0667%= 0,829%

Odp. Zawartosc wegla w podanej stali wynosi 0,829%.

Zad. 2.

Obliczyc zawartosc austenitu i perlitu w stali zawierajacej 1% wegla.

Zawartosc wegla w perlicie wynosi 0,77%, a cementytu wtórnego 6,67%.

Stosujac regule dzwigni otrzymujemy wynik:

%perlitu =%austenitu=(6,67% - 1%)/(6,67%-0,77%)*100%=96,101%

Odp. Zawartosc perlitu, austenity w podanej stali wynosi 96,101%.

Zad. 3.

Obliczyc wielkosc ziarna.

n₁=27; n₂=20;

Obliczamy liczbe ziarn w kwadracie: N=n₁ + 0,5*n₂ +1

N=27 + 0,5*20 +1=38

Obliczamy liczbe ziaren przypadajacych na jednostke powierzchni:

N_A=N/A_N

A_N=40000 μm²

N_A=38/40000 μm²=0,00095 1/μm²

Obliczamy srednia wielkosc ziarna:

a=1/N_A

a=1053 μm²

Odp. Srednia wielkosc ziarna wynosi 1053 μm².

Zad. 4.

Obliczanie sredniej cieciwy ziarna plaskiego.

L=325 μm

n=12

Obliczamy srednia gestosc przeciecia ziarn:

P_L=n/L

P_L=0,0369 1/μm

Obliczamy srednia cieciwe ziarna:

I=1/P_L

I=27,08 μm.

Odp. Srednia cieciwa ziarna wynosi 27,08 μm.

---