IMG4 105 (2)

104 5. Układ żelazo-węgiel

5.3. TECHNICZNE STOPY ŻELAZA

5.3. Techniczne stopy żelaza

105

Produ).

Układ równowagi faz stopowych Fe-Fe₃C obejmuje następujące stopy techn* ne żelaza.    ¹¹

Żelazo techniczne zawierające do 0,008% C (praktycznie do 0,05% C) wane jednym z następujących sposobów:

-    metalurgicznie (Fe armco, Fe svea) przez bardzo staranne świeżenie sunfy żelaza tlenem do zawartości 0,1 -*■ 0,5% zanieczyszczeń,

-    elektrolitycznie przez elektrolizę wodnych roztworów soli - przewag chlorków żelaza - zapewniającej do 0,02% zanieczyszczeń,

-    chemicznie (Fe karbonylkowe) przez termiczny rozkład karbonylku żel^ [Fe(CO)₅] w wysokiej temperaturze, zapewniający do 0,03% zanieczyszczeń,

-    chemicznie (Fe z redukcji tlenków) przez redukcję wodorem wysoką czystości tlenków żelaza, zapewniający ok. 0,007% zanieczyszczeń.

Żelazo karbonylkowe i z redukcji tlenków otrzymywane w postaci proszk przerabia się następnie na metal lity metodami metalurgii proszków.

Staliwo zawierające 0,008 -f- 2,0% C (praktycznie 0,05 -r 1,5% C) stanowi p_ro dukt świeżenia surówki w procesach konwertorowych, elektropiecowych lub z <]„ datkiem złomu w procesie martenowskim w postaci odlewów. Technologiczn odmianę staliwa - stal - otrzymuje się przez przeróbkę plastyczną na gorąo (walcowanie, kucie, prasowanie) lanych bloków, zwanych wlewkami.

Surówka biała zawierająca powyżej 2% C (praktycznie 2 -r 5% C) stanowią produkt procesu wielkopiecowego, w którym ruda żelaza (głównie tlenki) podlej redukcji tlenkiem węgla do żelaza, które po nawęgleniu ulega stopieniu, otrzymym na jest w postaci bloczków, tzw. gęsi.

Układ równowagi faz stopowych Fe-grafit obejmuje stopy, które przy zawartoj do 2% C w zasadzie nie mają zastosowania technicznego. Natomiast stop zawierające powyżej 2% C (praktycznie 2 -s- 5% C) stanowią surówkę szarą, otrzj mywaną w procesie wielkopiecowym, analogicznie jak białą.

Surówki biała i szara nie są właściwymi materiałami konstrukcyjnymi, lec półwyrobami do dalszej przeróbki. W związku z tym tzw. surówki przeróbca używa się do świeżenia na stal, a tzw. surówki odlewniczej po przetopieni ewentualnie z dodatkiem złomu stalowego w żeliwiaku lub piecu elektrycznji używa się jako tzw. żeliwo na odlewy.

Zależnie od postaci występowania węgla wyróżnia się żeliwa:

-    białe, w których węgiel występuje w postaci związanej cementytu,

-    szare, w których węgiel występuje w postaci związanej w ilości najwyżej 0,8°/i a pozostała ilość w postaci wolnej grafitu.

Ten ostatni rodzaj żeliwa, zależnie od stopnia grafityzacji, może mieć osnowj

-    ferrytyczną, jeżeli udział węgla związanego jest pomijalny,

-    perlityczną, jeżeli udział węgla związanego wynosi 0,8%,

-    ferrytyczno-perlityczną, jeżeli udział węgla związanego wynosi mniej ni

0,8%.

Wymienione stopy techniczne obok żelaza i węgla zawierają zawsze pewne ilości domieszek, tj. manganu i krzemu (przechodzą z rudy), działających korzystnie na właściwości mechaniczne, oraz zanieczyszczeń, tj. fosforu i siarki (przechodzą odpowiednio z rudy i koksu), wpływających ujemnie na właściwości mechaniczne stopu. W stalach i staliwach zwykłych (węglowych) zawartość domieszek jest rzędu 0,5%, a w żeliwach - rzędu 1,5%, natomiast zawartość zanieczyszczeń - rzędu 0,05 0,1%. Ponadto stale i staliwa zwykłe zawierają często po kilka dziesiątych procenta pochodzących ze złomu pierwiastków jak: Ni, Cr, Cu, Mo, V, Ti, Al, W.

Udział domieszek i zanieczyszczeń w podanych ilościach praktycznie nie wpływa na stan równowagi fazowej. Ściślej, nie wpływa znacząco na mikrostrukturę stopów.

Tablica 5.4

Graniczne zawartości pierwiastków w zwykłych stopach żelaza

Rodzaj stopu	Maksymalna zawartość pierwiastka %
	Mn	Si	Ni	Cr	W	Co	Cu	Al	Mo	V	Ti
stal** (PN-EN 10020:1996)	0,8	0,4	0,3	0,3	0,2	o;	02	0,1	0,05	0,05	0,05
staliwo (PN-ISO 3755:1994)	1.0	0.6	0,3	0,3	0,3	0,1	03	0.1	0,1	0,1	0,1
M\ żeliwo ' (PN-92/H-83101) L , ------... .	1.0	3,5

•'Cr + Ni + Mo + Cu - 0,8%. ^M,P - 01%, S - 0,3%.

a)

b) %

0    0,6

u

■w

S 0,4

b

1 o fi

0    2    4    6    8    10    12    14    16 %

zawartość pierwiastka stopowego

Rys. 5.9. Zależność punktu eutektoidalnego od pierwiastków stopowych: a) temperatury, b) zawartości

węgla