7581048020

Mikrostruktura stali. Stopy żelaza zawierające mniej niż 2,0% węgla są kowalne i noszą nazwę stali. Nazwa „żelazo” odnosi się tylko do żelaza chemicznie czystego lub niektórych produktów zbliżonych, jak np.: żelazo karbonylkowe, żelazo Armco. Budowa stali jest krystaliczna. W stalach węglowych niestopowych w stanie wyżarzonym, kryształy, a ściślej mówiąc ziarna (krystality), składają się z dwóch składników: ferrytu i cementytu. Ferryt (od łacińskiego słowa ferrum = żelazo) jest to prawie czyste żelazo, o twardości 50-70 HB, a więc zbliżonej do twardości miedzi. Cementyt (Fe^C - węglik żelaza, zwany też karbidkiem żelaza, o zawartości 6,67% C) jest bardzo twardy; jego twardość leży między twardością korundu i diamentu. Stal jest tym twardsza, im więcej zawiera składnika twardego, cementytu - czyli im większy jest procent węgla (rys. 2).

Rys. 2. Wytrzymałość i wydłużenie podczas rozciągania stali w zależności od zawartości węgla [4].

Wykres żelazo-węgiel odnosi się do przemian w stanie zbliżonym do równowagi, tj. zachodzących bardzo wolno. Szybkości grzania czy chłodzenia nie są uwzględnione na wykresie i dlatego, jeżeli chodzi o hartowanie, to wykres daje tylko wskazówkę, do jakiej temperatury należy ogrzać stal, aby uzyskać zahartowanie [2].

Węgiel bardzo silnie wpływa na własności stali nawet przy nieznacznej zmianie jego zawartości i z tego względu jest bardzo ważnym składnikiem stali. Zwiększenie zawartości węgla powoduje, jak już poprzednio wspomniano, zmianę struktury stali. Jeżeli stal zawiera mniej niż 0,8% C, to jej struktura składa się ferrytu i perlitu. Struktura stali zawierającej 0,8% C składa się tylko z perlitu, natomiast w stali o zawartości powyżej 0,8% C oprócz perlitu występuje również cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ściśle ze zmianą właściwości mechanicznych. Zwiększenie zawartości węgla zwiększa wytrzymałość na rozciąganie Rm i zmniejsza plastyczność stali. Maksymalną wytrzymałość osiąga stal przy zawartości ok. 0,85% węgla.

Przy większej zawartości węgla wytrzymałość zmniejsza się na skutek pojawiania się coraz większej ilości cementu wtórnego, który wydziela się na granicach ziam.

Zwiększenie zawartości węgla obniża właściwości plastyczne, pogarsza również własności technologiczne stali węglowej; szczególne znaczenie ma pogorszenie spawalności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

14