Analiza:
Ilościowa analiza składu strukturalnego i procentowa zawartość węgla.
W strukturze zbliżonej do stanu równowagi można w sposób zbliżony określić zawartość węgla z analizy ilościowej składu strukturalnego. Jeżeli w strukturze staliwa na zgładzie p% pola widzenie zajmuje perlit, a f% ferryt i przyjmując (z pominięciem niewielkiej ilości węgla w ferrycie), że zawartość węgla w perlicie wynosi 0,77%, możemy obliczyć zawartość węgla Xc dla staliwa ze wzoru:
[%]
Wynosi ona dla poszczególnych zgładów:
nr 1. p ≈ 50% ; f ≈ 50% ; Xc ≈ 0,38 %
nr 2. p ≈ 20% ; f ≈ 80% ; Xc ≈ 0,15 %
nr 3. p ≈ 80% ; f ≈ 20% ; Xc ≈ 0,61 %
nr 4. p ≈ 20% ; f ≈ 80% ; Xc ≈ 0,15 %
Charakterystyka właściwości wytrzymałościowych i plastycznych.
Rm ZA
[MPa] [%]
Rm
600 60
500 50
400 40
300 30
200 Z 20
100 A5 10
0 0
0 0,2 0,4 0,6 0,8
Właściwości mechaniczne perlitu zależą od postaci, w jakiej występuje cementyt, a szczególnie twardość perlitu zależy od grubości płytek cementytu eutektoidalnego, tzn. jego dyspersji. Im większa dyspersja perlitu, tym wyższa jego twardość.
Perlit z cementytem kulkowym w stosunku do perlitu z cementytem płytkowym ma niższe właściwości wytrzymałościowe (Rm , HB), wyższe właściwości plastyczne (A5 , Z) i lepszą obrabialność.
Na podstawie procentowej zawartości węgla z powyższego wykresu (zależności właściwości mechanicznych staliwa węglowego od zawartości węgla) sporządzono następującą tabelę:
Nr zgładu |
Xc [%] |
Re [MPa] |
Rm [%] |
A5 [%] |
Z [%] |
1 |
0,38 |
320 |
520 |
18 |
25 |
2 |
0,15 |
250 |
400 |
25 |
41 |
3 |
0,61 |
610 |
660 |
16 |
21 |
4 |
0,15 |
250 |
400 |
25 |
41 |
Na podstawie otrzymanej tabeli badane zgłady zostały zakwalifikowane do następujących gatunków staliw węglowych konstrukcyjnych:
zgład nr 1 - kategoria 270-480
zgład nr 2 - kategoria 200-400
zgład nr 3 - kategoria 340-550
zgład nr 4 - kategoria 200-400
Powyższe wyniki obarczone są pewnym błędem i należy je traktować orientacyjnie, niemniej odczytane parametry mieszczą się w dopuszczalnych granicach zawartych w normie PN-ISO 3755:1994 oraz spełniają wymagania towarzystw klasyfikacyjnych dla odlewów ze staliwa węglowego i węglowo manganowego. Badane staliwa mogą należeć do grupy spawalnych (kategoria uzupełniona o literkę W), jednak ocenienie tego na podstawie jedynie właściwości mechanicznych jest niemożliwe - konieczne jest zbadanie składu chemicznego.
Wpływ dodatków stopowych na strukturę i właściwości staliwa.
Staliwa węglowe oprócz węgla zawierają mangan (do odtleniania i odsiarczania), fosfor, siarkę, tlen, wodór, azot. Fosfor i siarka są zanieczyszczeniami. Pierwiastki stopowe oraz zanieczyszczenia w staliwie, pod względem postaci ich występowania, można podzielić na dwie grupy:
rozpuszczające się w fazach występujących w staliwie i niewidoczne pod mikroskopem,
nie rozpuszczające się w fazach i tworzące odrębne fazy (wtrącenia niemetaliczne), np. siarczki, tlenki, azotki, krzemiany.
Właściwości mechaniczne zależą nie tylko od struktury, ale i od kształtu oraz wielkości wtrąceń niemetalicznych.
Wtrącenia niemetaliczne posiadają minimalną wytrzymałość, ponadto osłabiają spoistość staliwa wydzielając na granicach ziarn oraz działając, ze względu na swój kształt, jak mikrokarby.
Wnioski:
Odlewy ze staliwa mogą być używane zarówno bez obróbki cieplnej, jak też po obróbce cieplnej i cieplno-chemicznej (w celu ujednorodnienia struktury i rozdrobnienia ziarn). Można z niego wykonać odlewy od kilku kilogramów do kilkuset ton. W stosunku do innych materiałów odlewniczych staliwo wskazuje szereg zalet jak: dobre własności wytrzymałościowe i plastyczne (nie ulegają zmianom do około 300°C), dobrą skrawalność i spawalność, zwłaszcza przy niskich zawartościach węgla. Do wad staliwa należy zaliczyć gorsze własności odlewnicze (skurcz 2%) w stosunku do żeliwa i wyższą temperaturę topnienia.
Struktura staliwa jest zależna od składu chemicznego i stanu. Przy szybkim chłodzeniu w staliwie występuje struktura dendrytyczna. Często jednak w stanie surowym staliwo posiada strukturę Widmanstättena, która ujemnie wpływa na właściwości plastyczne i udarność staliwa. Również nasilenie wtrąceń niemetalicznych osłabia wytrzymałość staliwa. Z kolei większa zawartość węgla powoduje wzrost właściwości wytrzymałościowych (Rm, HB), natomiast zmniejsza właściwości plastyczne (A5, Z).
1
- 2 -
Wyszukiwarka