Klasyfikacja stali stopowych według:

1. struktury w stanie równowagi

Stan równowagi uzyskuje się przez wyżarzanie stali w wysokich temp. I przez bardzo wolne ochłodzenie. Takie stale dzielimy na:

1. stale przedeutektoidalne, które zawierają oprócz perlitu, nadmiar ferrytu stopowego,

2. stale eutektoidalne,

3. stale zaeutektoidalne, które oprócz perlitu zawierają cementyt stopowy wtórny lub węgliki wtórne (fazy węglikowe, które wydzieliły się podczas chłodzenia austenitu),

4. stale ledeburytyczne, które zawierają w swojej strukturze eutektykę,

5. stale ferrytyczne, które zawierają odpowiednią ilość pierwiastków stopowych, które ograniczają obszar występowania austenitu i małą ilość węgla,

6. stale austenityczne, które zawierają pierwiastki stopowe, które rozszerzają obszar występowania austenitu i to w takiej ilości, aby austenit stopowy był trwały do temperatury otoczenia.

2. struktury po normalizowaniu (chłodzeniu na powietrzu)

W zależności od składu chemicznego, a przede wszystkim rodzaju zawartych pierwiastków stopowych, stale stopowe po ochłodzeniu na powietrzu, mogą wykazywać jedną ze struktur hartowania lub zachować strukturę przechłodzonego austenitu.

1. stale perlityczne, w których chłodzenie na powietrzu powoduję przemianę przechłodzonego austenitu w perlit. Zależnie od zawartości węgla obok struktury perlitycznej (perlit, sorbit, troostyt), może występować ferryt albo cementyt stopowy, albo węgliki wtórne,

2. stale bainityczne, w których przechłodzony austenit rozpada się w zakresie przemiany bainitycznej (temp. niższa niż temp najmniejszej trwałości austenitu ok. 550st, ale wyższej niż temp. początku przemiany martenzytycznej)

3. stale martenzytyczne, w których w wyniku dużej zawartości pierwiastków stopowych nastąpiło, tak silne przesunięcie krzywej początku rozpadu w kierunku dłuższych czasów, że prędkość chłodzenia na powietrzu jest równa lub większa od szybkości krytycznej,

4. stale austenityczne, które są również stalami wysokostopowymi, głównymi pierwiastkami stopowymi są chrom, nikiel i mangan, których łączna zawartość może wynosić nawet 20%-30%. Trwałość austenitu jest tak duża, że chłodzenie na powietrzu nie powoduje przemiany. Przy takim składzie chemicznym, punkt martenzytyczny, leży w temperaturach ujemnych, dlatego też przy chłodzeniu do temperatury otoczenia, przemiana martenzytyczna nie zachodzi.

3. podstawowego zastosowania

Skład chemiczny stali jest ściśle związany z jej zastosowaniem. Stale o podobnym zastosowaniu mają zbliżony skład chemiczny.

1. stale konstrukcyjne obejmują stale:

- dla budownictwa

- do nawęglania

- do ulepszania cieplnego

- do azotowania

- sprężynowe

- na łożyska toczne

b) stale narzędziowe obejmują stale:

- węglowe

- stopowe do pracy na zimno

- stopowe do pracy na gorąco

- szybkotnące

c) stale o specjalnych własnościach fizykochemicznych obejmują stale:

- odporne na korozję (nie rdzewiejące)

- kwasoodporne

- żaroodporne

- żarowytrzymałe

- odporne na ścieranie

- o wysokiej odporności elektrycznej itp.

4. zawartych składników stopowych

Skład chemiczny jest podstawą do tego podziału stali stopowych. Wyróżniamy stale:

1. niklowe

2. chromo-niklowe

3. chromowe

4. wolframowe itd.

Niestety podział tych stali na podstawie składu chemicznego jest dość kłopotliwy ze względu na to, że ich skład staje się coraz bardziej złożony.

Klasyfikacja stali węglowych:

1. konstrukcyjne

- zwykłej jakości ogólnego przeznaczenia

- wyższej jakości ogólnego przeznaczenia

2. stale o bardzo małej zawartości węgla o szczególnych właściwościach

3. stale automatowe

Wpływ zawartości węgla na budowę fazową, strukturalna i właściwości stopów żelaza

Węgiel ma decydujący wpływ na właściwości stopów żelaza. Stopy posiadające więcej niż 6,67% węgla (cementyt) nie mają znaczenia praktycznego.

Roztwór stały węgla z żelazem- ferryt. Mała zawartość węgla w ferrycie powoduje, że własności ferrytu są zbliżone do własności czystego żelaza (mała twardość, niewielka wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie do 40%) .

Składnikiem decydującym o strukturze i własnościach stali niestopowych jest węgiel.

Wraz ze wzrostem zawartości węgla w mikrostrukturze stali:

• oprócz ferrytu pojawia się coraz więcej perlitu

• przy 80% zawartości węgla, sam perlit. Przy dalszym wzroście zawartości węgla, pojawia się cementyt wtórny, jest on nazywany wolnym, bo nie wchodzi w skład perlitu ani ledeburytu.

Wraz ze wzrostem zawartości węgla w stali:

• - wzrasta udział twardszych niż ferryt składników struktury, co powoduje wzrost twardości ogólnej

• wzrasta wytrzymałość na rozciąganie w stalach przedeutektoidalnyh (w stalach ferrytycznych wynosi ok. 300MPa, natomiast perlitycznych ok. 800MPa) Jednak gdy stal posiada więcej niż 90% węgla, zauważa się stopniowy spadek wytrzymałości, wpływ na to ma cementyt wtórny, który powstaje na granicach byłego austenitu (im więcej takiego cementytu tym bardziej krucha stal).

• maleją właściwości plastyczne takie jak: udarność, wydłużenie i przewężenie

• pogarsza się spawalność stali

• następuje podwyższenie temperatury przejścia plastyczno-kruchego

Wpływ domieszek normalnych na właściwości stali:

MANGAN- zwiększenie wytrzymałości stali, w wyniku utwardzenia ferrytu, właściwości plastyczne nie ulegają zmianie.

KRZEM- zwiększenie twardości i wytrzymałości ferrytu, przy jednoczesnym zmniejszeniu jego wydłużenia. Zmniejszenie zdolności stali do odkształceń plastycznych na zimno.

FOSFOR-

• w stalach o małej zawartości węgla

Zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie, a także zwiększenie granicy plastyczności, nie wpływa ujemnie na własności plastyczne stali

• w stalach o dużej zawartości węgla:

Zwiększenie kruchości, skłonności do pękania, zmniejszenie udarności (rzadko stosowany, uważany za domieszkę szkodliwą)

SIARKA- wpływa niekorzystnie na właściwości stali, powodując kruchość, uważana jest za domieszkę szkodliwą.

---