Laboratorium materiałoznawstwa	Numer ćw 11	Data ćw: 1998-I-04		Grupa: 21M		Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Temat ćwiczenia: Wpływ zawartości węgla w stali na jej własności
Wykonał: Kiniorski Rafał			Ocena:		Data:		Podpis:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest wykazanie jak zawartość węgla wpływa na własności mechaniczne stali i na jej strukturę .

2. Stale węglowe.

Stosowane w praktyce stale węglowe nie są czystymi stopami żelaza z węglem, lecz zawierają pewne ilości dodatków, uwarunkowanych względami technologicznymi (np. mangan, krzem, aluminium), które są wprowadzane w celu lepszego odtlenienia lub odsiarczenia stali. Inne pierwiastki jak S, P, O, H, N pozostają w stali w nieznacznych ilościach, gdyż ich całkowite usunięcie byłoby bardzo kosztowne i nieopłacalne. Pomimo, że występują w małych ilościach, wywierają one jednak istotny wpływ na własności stali. Niektóre pierwiastki dostają się do stali przypadkowo, najczęściej ze złomu. Są to np. Ni, Cu, Cr, których ilość w stalach węglowych jest również ograniczona. Tak więc podstawowym pierwiastkiem stopowym stali węglowych jest węgiel, którym reguluje się własności stali i od zawartości którego zależy również ich zastosowanie. Zgodnie z normą PN--91/H-01010/03 stale węglowe dzieli się na 3 grupy: niskowęglowe (poniżej 0,25% C), średniowęglowe (0,25-0,6%C) i wysokowęglowe (powyżej 0,6% C).

Wzrost zawartości węgla w stali powoduje zmniejszenie zawartości miękkiego składnika strukturalnego (ferrytu), a zwiększenie — twardego cementytu. W związku z tym własności wytrzymałościowe stali węgłowych zwiększają się ze wzrostem zawartości węgla, podczas gdy własności plastyczne maleją. Dlatego też stale z pierwszej grupy są stosowane przeważnie do nawęglania, na blachy tłoczne i konstrukcje spawane, stale z drugiej grupy jako konstrukcyjne, a trzeciej — jako narzędziowe.

3. Przebieg ćwiczenia

Podczas ćwiczenia trzy otrzymane próbki ze stali węglowej poddaliśmy obróbce hartowania:

- próbka 1 (0,1%C) (stal niskowęglowa);

- próbka 2 (0,4%C) (stal średniowęglowa);

- próbka 3 (0,7%C) (stal wysokowęglowa);

Po hartowaniu zbadaliśmy twardość próbek metodą Rockwella. Wyniki zamieszczono w tabeli.

Następnie próbki przygotowaliśmy do badań makroskopowych i oglądaliśmy struktury próbek pod mikroskopem.

Tab. Pomiar twardości próbek:

	Twardość HRB
Nr. Pomiaru:	Próbka 1	Próbka 2	Próbka 3
1 2 3	43 39 65	69 81 65,5	95 95 90
Średnia:	49	72	93

Struktury próbek:

Próbka 1 (0,1%C)

Stal niskowęglowa

Próbka 2 (0,4%C)

Stal średniowęglowa

Próbka 3 (0,7%C)

Stal wysokowęglowa

4. Wnioski:

Jak wynika z naszych obserwacji i pomiaru twardości wraz ze zwiększeniem zawartości węgla w stali zmniejsza się zawartość miękkiego składnika strukturalnego jakim jest ferryt, a zwiększa się zawartość twardego cementytu wchodzącego w skład perlitu . W związku z tym własności wytrzymałościowe stali węgłowych zwiększają się ze wzrostem zawartości węgla, podczas gdy własności plastyczne maleją. Bardzo dobrze widać to na podstawie badań twardości (tabela). Dlatego też stale z pierwszej grupy są stosowane przeważnie do nawęglania, na blachy tłoczne i konstrukcje spawane, stale z drugiej grupy jako konstrukcyjne, a trzeciej — jako narzędziowe.

2

Rys. Wpływ węgla na własności stali

węglowych w stanie wyżarzonym.

Struktura ferrytyczna. Cały węgiel występuje w postaci niezwiązanej. Struktura składa się z wydzieleń węgla na tle osnowy ferrytycznej.

Struktura ferrytyczno- perlityczna. Część węgla jest związana w perlicie. Struktura złożona z wydzieleń węgla

na tle osnowy ferrytyczno- perlitycznej.

Struktura perlityczna. Większość węgla związana jest w postaci cementytu w perlicie.

Struktura składa się z wydzieleń węgla na tle osnowy perlitycznej.

---