123365

149

2.2. Struktury stali niestopowych w stanie równowagi

Ze względu na strukturę po wolnym chłodzeniu (studzeniu), stale węglowe można podzielić na trzy zasadnicze grupy, a to:

1)    stale podeutektoidalne zawierające do 0,8% węgla, zbudowane z ferrytu i perlitu,

2)    stale eutektoidalne, zawierające 0,8% węgla, posiadające strukturę perlityczną,

3)    stale nadeutektoidalne o zawartości 0,8 - 2,0% węgla, zbudowane z perlitu i cementytu wtórnego.

Przy bardzo niskiej zawartości węgla, praktycznie poniżej 0,1%, stal ma strukturę prawie czysto ferrytyczną, po czym w miarę wzrostu zawartości węgla ilość perlitu w strukturze zaczyna wzrastać i przy zawartości około 0,4% węgla ilości perlitu i ferrytu w strukturze stali są prawie równe. W stalach powyżej 0,6 - 0,7% węgla ilość ferrytu jest już tak mała, że nie tworzy on całych pól, lecz zwykle występuje w postaci siatki na granicach ziarn perlitu. W miarę zbliżania się do składu eutektoidalnego ferryt zanika i przy zawartości 0,8% węgla w stali otrzymujemy czysto perlityczną strukturę. Przy dalszym wzroście zawartości węgla pojawia się na granicach ziarn perlitu cementyt wtórny w postaci siatki, która pogrubia się w miarę wzrostu zawartości węgla do 2,0%. Czasem cementyt wtórny może występować w stalach nadeutekto-idalnych w postaci iglastej.

Stale przegrzane i odlewy posiadają tzw. strukturę Widmannst(ttena; powstaje ona przy powolnym stygnięciu stali podeutektoidalnej od wysokich temperatur, aż do temperatur krytycznych (A_n - A_n) z następnym nieco szybszym ostyganiem, wskutek czego ferryt wykrystalizowuje wewnątrz ziarn austenitu wzdłuż ścian ośmiościanów. Pod mikroskopem struktura Widmannst(ttena wygląda jak układ trójkątów, kwadratów, względnie sześciokątów. Stale o takiej budowie wykazujądużąkruchość. Podobny układ może przyjąć wydzielający się z austenitu cementyt wtórny w przegrzanych stalach nadeutektoidalnych.

2.3. Składniki strukturalne stali niestopowych w stanie równowagi

1.    Ferryt jest roztworem stałym węgla w żelazie a. Rozpuszczalność węgla w żelazie (przy temperaturze eutektoidalnej (727°C) wynosi 0,02%, zaś przy temperaturach normalnych zaledwie 0,008%. Ferryt ma niską wytrzymałość i twardość (HB = ok. 80, R_m = ok. 300 MPa), natomiast dużą plastyczność i udarność (A₅ = ok. 50%, KM = ok. 200 J/cm²).

2.    Cementyt jest to związek chemiczny żelaza z węglem, zawierający 6,67% węgla, krystalizujący w układzie rombowym. Cementyt jest składnikiem twardym (ok. 820 HB) o dużej kruchości. W stalach nadeutektoidalnych cementyt występuje jako oddzielny składnik strukturalny, zazwyczaj w postaci siatki na granicach ziarn perlitu.