skanowanie0011 (75)

Wpływ składników chemicznych na własności stali węglowych

•    Węgiel jest głównym składnikiem stopowym stali węglowych, silnie wpływającym na ich własności, nawet przy niewielkich zmianach zawartości.

•    Wzrost zawartości węgla podwyższa wytrzymałość na rozciąganie (R_m), granicę plastyczności (RJ oraz twardość stali (HB), natomiast własności plastyczne, jak wydłużenie (A), przewężenie (Z) oraz udamość (U) ulegają obniżeniu (rys.).

•    Wytrzymałość na rozciąganie i granica plastyczności wzrastają tylko do 0,8% węgla z uwagi na zbyt dużą przy wyższych zawartościach węgla ilość kruchego cementytu.

•    Wzrost zawartości węgła pogarsza również zgrzewalność, obrabialność oraz spawalność.

•    Mangan występuje w stalach węglowych jako pozostałość z procesu wytapiania stali, a głównie odtleniania i odsiarczania, w postaci roztworu stałego w ferrycie lub cementycie. Wiąże on siarkę na siarczek manganu MnS, przez co zapobiega powstaniu szkodliwego siarczku żelaza FeS.

•    Krzem pochodzi z procesów odtleniania stali. Jest on energicznym odtleniaczem hamującym tworzenie się pęcherzy w czasie krzepnięcia stali. Krzem występuje w stali w postaci roztworu stałego w ferrycie; podnosi wytrzymałość stali.

•    Fosfor należy do domieszek szkodliwych, obniża własności plastyczne stali oraz podwyższa temperaturę, w której stal staje się krucha, wywołując kruchość na zimno.

•    Siarka należy do domieszek szkodliwych, praktycznie nie rozpuszcza się w żelazie i występuje w stali w postaci siarczków. Siarczek żelaza jest łatwo topliwy (temp. topn.

1193°C) i tworzy z żelazem łatwo topliwą eutektykę Fe-FeS o temperaturze topnienia 985°C. Eutektyka występuje przeważnie na granicach ziam powodując kruchość na gorąco. Dodatek manganu do stali zmniejsza szkodliwe działanie siarki:

FeS + Mn -> MnS + Fe

Siarczek manganawy (MnS) jest trudno topliwy (temperatura topnienia 1620°C) i występuje zazwyczaj w postaci oddzielnych wtrąceń.

•    Tlen występuje w stali w postaci związanej lub w roztworze stałym, powodując kruchość stali na gorąco, podobnie jak i siarka.

•    Wodór również rozpuszcza się w stali i powoduje jej kruchość.

•    Azot w stali tworzy twarde i kruche azotki.

•    Obecność miedzi w ilości do 0,2% jest korzystna z uwagi na odporność stali na korozję atmosferyczną.

Surówki i żeliwa

Wiadomości ogólne

•    Surówki albo żeliwa są to stopy żelaza z węglem, o teoretycznej zawartości 2 -6,67% węgla.

•    Poza tym stopy te zawierają jeszcze krzem, mangan, fosfor i siarkę, a niekiedy także specjalne dodatki stopowe.

•    Polska terminologia rozróżnia surówki i żeliwa, przy czym różnica ta dotyczy wyłącznie technologii ich otrzymywania: surówki są bezpośrednim produktem wielkiego pieca, natomiast żeliwa otrzymuje się po przetopieniu surówki w piecach odlewniczych.

•    W zależności od postaci występowania węgla i uwarunkowanego tym zabarwienia przełomu rozróżnia się surówki i żeliwa białe i szare.

•    W surówkach białych węgiel występuje wyłącznie pod postacią cementytu i dlatego przełom ich jest jasny.

•    W żeliwach szarych węgiel występuje częściowo w postaci związanej jako cementyt, a częściowo w postaci wolnej jako grafit

•    Surówki zawierające składniki strukturalne żeliwa białego i szarego noszą nazwę surówek połowicznych lub pstrych.

•    Ponadto istnieją również żeliwa ciągliwe, otrzymane po specjalnej obróbce cieplnej odlewów z żeliwa białego.

Surówki białe

•    W zależności od zawartości węgla i struktury rozróżnia się następujące rodzaje surówek białych:

1    — surówki podeutektyczne o zawartości 2 - 4,3% węgla,

2    — surówki eutektyczne o zawartości 4,3% węgla,

3    — surówki nadeutektyczne o zawartości 4,3 - 6,67% węgla.

•    Z uwagi na dużą ilość cementytu surówki i żeliwa białe są bardzo twarde oraz kruche i praktycznie nieskrawalne.

•    Właściwośd odlewnicze surówek białych są złe - nie stosuje się odlewów z żeliwa białego na części konstrukcyjne; wyjątek stanowi żeliwo ciągliwe, które otrzymuje się przez obróbkę cieplną odlewów z żeliwa białego.