PAŃTAK PRZEMEK		LABORATORIUM Z METALOZNAWSTWA
Temat ćwiczeni laboratoryjnego: BADANIA MIKROSKOPOWE STALI. BADANIA MIKROSKOPOWE ŻELIW I METALI NIEŻELAZNYCH
Grupa Rok 22 II	Data 1997.12.02 1997.12.09	Ocena	Podpis

1. Wiadomości teoretyczne.

1. Klasyfikacja stali.

Stalą nazywa się obrobiony plastycznie, obrabialny cieplnie stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami zawierający teoretycznie do 2,06%C a praktycznie do 1,5%C.

Stal jest materiałem konstrukcyjnym znajdującym powszechne zastosowanie niemal we wszystkich gałęziach przemysłu.

Kryteria podziału, w oparciu o które klasyfikuje się stale są następujące:

a) Skład chemiczny:

• stale węglowe,

• stale stopowe.

b) Podstawowe zastosowanie:

• stale konstrukcyjne,

• stale narzędziowe,

• stale o szczególnych własnościach.

c) Stopień czystości stali. Zależnie od dopuszczalnej zawartości fosforu i siarki rozróżnia się stale:

• zwykłej jakości (P=0,050% i S=0,050%),

• wyższej jakości (P<0,04% i S<0,04%).

d) Szczegółowe przeznaczenie - poszczególne grupy stali węglowych i stopowych, konstrukcyjnych, narzędziowych i o szczególnych własnościach dzieli się na niższe grupy wg szczegółowego przeznaczenia.

1. Żeliwa.

Żeliwa są stopami odlewniczymi na osnowie żelaza o zawartości węgla w granicach 2,0÷3,8%, szeroko stosowanymi w budowie maszyn. Dużą popularność zdobyły żeliwa szare dzięki takim zaletom, jak:

a) łatwość odlewania nawet skomplikowanych kształtów w formach piaskowych lub metalowych,

b) możliwość ograniczenia obróbki skrawaniem do minimum oraz dobra skrawalność,

c) dobra wytrzymałość (zbliżona do stali nisko- lub średniowęglowych),

4. duża zdolność tłumienia drgań,

5. dobra odporność na ścieranie,

6. mała rozszerzalność cieplna,

7. niski koszt wytwarzania.

Do wad żeliw należy zaliczyć głównie ich małą ciągliwość i udarność oraz małą wytrzymałość na rozciąganie w porównaniu z wytrzymałością na ściskanie.

W budowie maszyn są stosowane głównie żeliwa szare i wysokojakościowe - stopowe, sferoidalne, modyfikowane i ciągliwe. Żeliwa zabielone są stosowane tylko w wyjątkowych przypadkach, natomiast żeliwa białe stosuje się głównie jako półprodukt przy wytwarzaniu żeliw ciągliwych.

2. Przebieg ćwiczenia.

W ćwiczeniu pierwszym obserwowaliśmy dwie próbki ze stali:

W pierwszej próbce zaobserwowaliśmy grube igły bainitu dolnego w osnowie austenitu szczątkowego, co oznacza, że badaną próbką jest stal NC6.

Drugą próbkę stanowi dwufazowy mosiądz podobny do mosiądzu M60.

Jasne pola to faza α, a ciemne faza β.

W ćwiczeniu drugim zajęliśmy się żeliwami.

Pierwszą próbkę charakteryzowały widoczne wydzielenia grafitu. Oznaczało to, że badanym materiałem jest żeliwo sferoidalne o osnowie ferrytycznej.

Drugą próbkę charakteryzowały białe obszary, czyli cementyt pierwotny, oraz ciemne obszary - ledeburyt przemieniony. Badanym materiałem było żeliwo białe.

3. Wnioski.

Stal NC6 - stal narzędziowa do pracy na zimno. Głównymi dodatkami tych stali są: chrom (do 12%), wolfram (do 9%) i wanad (do 2%, zwykle jednak ok. 0,25%). Nieliczne z nich mają zwiększoną zawartość manganu, krzemu, niklu lub molibdenu.

Stal NC6 zaliczamy do pierwszej grupy tych stali. Są to stale nisko- i średniostopowe o zawartości ok. 1%C - nadeutektoidalne, o małej lub średniej hartowności. Mają one po zahartowaniu wysoką twardość, ale stosunkowo małą odporność na odpuszczanie, zwłaszcza w stalach bez wolframu (m. in. NC6). Są hartowane w wodzie lub oleju. Wykonuje się z nich narzędzia skrawające z małymi prędkościami do obróbki papieru, gumy, drewna oraz metalu (gwintowniki, narzynki piłki), sprawdzianów i przyrządów pomiarowych.

Skład stali NC6 - C=1,4%, Mn=0,6%, Si=0,25%, Cr=1,5%.

Mosiądze dzieli się na jednofazowe α, dwufazowe (α+β) i rzadziej stosowane mosiądze jednofazowe β. Skład strukturalny mosiądzu ma bardzo duży wpływ na jego własności ze względu na znaczne różnice własności faz α i β.

Roztwór α cechuje się dobrą plastycznością w temp. pokojowej, a gorszą w zakresie 300 —700°C i dlatego mosiądze o takiej strukturze są obrabiane plastycznie na zimno. Twardość i wytrzymałość mosiądzu α wzrasta ze zwiększaniem zawartości cynku.

Faza β ma dużą wytrzymałość (R_m = 420 MPa ),ale jest mniej plastyczna (A=7%) niż roztwór stały α i jest trudno obrabialna plastycznie na zimno. Dlatego też mosiądze dwufazowe α+β obrabia się zwykle na gorąco.

Dwufazowy skład mosiądzów wpływa na zwiększenie ich twardości i wytrzymałości kosztem obniżenia plastyczności. Oprócz mosiądzu do obróbki plastycznej stosuje się również mosiądze odlewnicze o większej zawartości cynku z dodatkiem ołowiu w celu polepszenia ich skrawalności.

Żeliwo sferoidalne - główną wadą żeliw szarych jest ich mała ciągliwość i udarność, spowodowana płatkowym charakterem wydzieleń grafitu. Produktem wyjściowym do wytworzenia żeliwa sferoidalnego jest żeliwo o składzie odpowiadającym żeliwu szaremu, z tym że musi ono być dobrze odsiarczone. Po dodaniu stopu magnezu zwykle przeprowadza się jeszcze dodatkową modyfikacje żelazo-krzemem. W wyniku tego po skrzepnięciu otrzymuje się żeliwo o osnowie ferrytycznej lub perlitycznej z kulistymi wydzieleniami grafitu.

Własności żeliwa sferoidalnego na osnowie ferrytycznej R_m=400-500MPa, HB=127-187, A=10-15%. Zastosowanie: w przemyśle budowy maszyn do wytwarzania kół zębatych, wałów korbowych silników, walców, pierścieni tłokowych.

Żeliwo białe - (nazwa pochodzi od jasnego przełomu), w którym cały węgiel jest związany zawiera w strukturze ledeburyt przemieniony z cementytem pierwotnym lub perlitem. Jest ono bardzo twarde, ale zarazem kruche. Nie można go obrabiać mechanicznie przez skrawanie, lecz jedynie szlifować. Jest stosowane jako półprodukt do wytwarzania żeliwa ciągliwego.

4

1

---