Wpływ składu chemicznego na strukturę stali niestopowych i

Transkrypt

Materiały metalowe
„Wpływ składu chemicznego na struktur i własno ci stali”
Wpływ składu chemicznego na struktur
stali niestopowych i niskostopowych
© Copyright by L.A. Dobrza ski, IMIiB, Gliwice
Materiały metalowe
Prezentacja ta ma na celu zaprezentowanie oraz przybli enie
wiadomo ci o wpływie pierwiastków stopowych na struktur
stali,
przygotowaniu zgładów metalograficznych oraz obserwacji struktur
stali na mikroskopie wietlnym.
Materiały metalowe
Ogólna klasyfikacja stali
Stal jest plastycznie i cieplnie obrabialnym stopem elaza z w glem,
wraz z innymi pierwiastkami, wytwarzanym w procesach stalowniczych ze
stanu ciekłego gdzie zawarto ci w gla nie przekracza 2%.
Klasyfikacji stali mo na dokona mi dzy innymi na podstawie kryteriów:
skład chemiczny,
jako ,
zastosowanie,
sposób wytwarzania
Sposób odtlenienia
Rodzaj produktów
Posta
Stan kwalifikacyjny
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali wg składu chemicznego
Zgodnie z norm PN-EN 10020:2003 wyró nia si nast puj ce klasy
stale niestopowe ( st
warto ci granicznych)
enie pierwiastków stopowych jest mniejsze od
stale nierdzewne ( ponad 10,5% Cr i poni ej 1,2% C)
inne stale stopowe ( st enie co najmniej jednego pierwiastka
>= od warto ci granicznej
jest
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali ze wzgl du na sumaryczne st
pierwiastków
stale niskostopowe (st
pierwiastków <= 3,5%)
enie
enie jednego pierwiastka < 2%, a suma
stale redniostopowe (st enie jednego pierwiastka pomi dzy 2%,
a 8%, a suma pierwiastków <= 12%)
stale wysokostopowe (st
pierwiastków < 55%)
enie jednego pierwiastka > 8%, a suma
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali ze wzgl du na jako
Stale jako ciowe
Stale specjalne
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali ze wzgl du na podstawowe
zastosowanie
Stal konstrukcyjna
Stal maszynowa
Stal narz dziowa
Stal o szczególnych własno ciach
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali ze wzgl du na sposób wytwarzania
Stal martenowska
Stal elektryczna
Stal konwertorowa
Inne stale
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali ze wzgl du na rodzaj produktów
Blachy
Pr ty
Druty
Rury
Odkuwki
Inne
Materiały metalowe
Klasyfikacja stali według stopnia odtlenienia
stal nieuspokojona
stal półuspokojona
stale uspokojona
Materiały metalowe
Struktura stali w glowych
Struktura ferrytu (st
enia w gla około 0,1%),
Struktura ferrytyczno-perlityczna (st
Struktura perlityczna (st
enie w gla dokładnie 0,77%),
Struktura perlitu i cementu (st
enie w gla do 0,7%),
enie w gla powy ej 0,77%),
Materiały metalowe
Wpływ w gla na własno ci stali w glowych
Zwi kszenie st
enia w gla powoduje zwi kszenie:
twardo ci, wytrzymało ci na rozci ganie, granicy plastyczno ci,
współczynnika liniowej rozszerzalno ci cieplnej,
Zwi kszenie st
enia w gla powoduje zmniejszenie:
własno ci plastycznych, ci gliwo ci, przewodno ci cieplnej.
Materiały metalowe
Rola pierwiastków stopowych w stalach
Pierwiastki wprowadzane do stali celowo w ilo ci przekraczaj cej
minimalne st enie nazywa si dodatkami stopowymi. Dodatki stopowe
wprowadza si do stali w celu:
zwi kszenia własno ci wytrzymało ciowych, chemicznych lub fizycznych,
otrzymania okre lonej struktury,
ułatwienia obróbki cieplnej
zwi kszenia hartowno ci
Najpowszechniej stosowanymi pierwiastkami stopowymi s : mangan,
krzem,nikiel, wolfram, molibden, wanad, tytan, aluminium, kobalt i chrom. Zawarto
pierwiastka stopowego w stalach mo e zawiera si w szerokich granicach od 0,01%
do kilkudziesi ciu procent. O zawarto ci pierwiastka decyduje wpływ tego dodatku na
odpowiednie własno ci stali.
Materiały metalowe
Wpływ pierwiastków na niektóre własno ci stali
Na zwi kszenie twardo ci wpływaj : Cr, Si, Mnp, Nip, W, V, Co, Mo, Cu, P
a
a
Na zmniejszenie twardo ci wpływaj : Mn , Ni ,
Na zwi kszenie wytrzymało ci wpływaj : Cr, Si, Mnp, Nip, W, V, Co, Mo,
a
a
Cu, P, Mn , Ni
Na zwi kszenie granicy plastyczno ci wpływaj : Cr, Si, Mnp, Nip, W, V,
a
a
Co, Mo, Cu, P, Mn , Ni
a
a
Na zmniejszenie granicy plastyczno ci wpływaj : Mn , Ni
a
- w stalach austenitycznych; p – w stalach perlitycznych.
Materiały metalowe
Na zwi kszenie wydłu enia wpływaj : Mna, Nia
Na zmniejszenie wydłu enia wpływaj : Si, Cr, W, Co, Mo, S, P
Na zwi kszenie arowytrzymało ci wpływaj : Cr, Si, Mnp, Nip, Nia, W, V,
Co, Mo, Cu
Na zwi kszenie przew
Na zmniejszenie przew
a
enia wpływaj : Nia
enia wpływaj : Cr, Al, W, Co, Mo, S, P
Materiały metalowe
Na zwi kszenie spr
p
ysto ci wpływaj : Si, Mn , Cr, V
Na zwi kszenie udarno ci wpływaj : Nia, V, Mo
Na zmniejszenie udarno ci wpływaj : Si, Cr, Al, Co, S, P
a
Na zwi kszenie odporno ci na korozje wpływaj : Cr , Ni , V, Cu
Na zmniejszenie odporno ci na korozje wpływaj : S
a
Materiały metalowe
Wpływ pierwiastków na własno ci stali
Na zwi kszenie krytycznej szybko ci chłodzenia wpływa: Cu
p
Na zmniejszenie krytycznej szybko ci chłodzenia wpływaj : Cr, Ni ,
Mna, Nia, W, V, Mo, Si, Mnp
Na zwi kszenie w glikotwórczo
Na zmniejszenie w glikotwórczo
i wpływaj : V, Mo, W, Cr
i wpływa: Si
Na zwi kszenie odporno ci na zu ycie wpływaj : W, Co, V, Mo, Cr
Na zmniejszenie odporno ci na zu ycie wpływaj : Si, Mnp, Nip
a
Materiały metalowe
Wpływ pierwiastków na własno ci stali
Na zwi kszenie podatno ci na obróbk plastyczn wpływaj : Mnp, V
Na zmniejszenie podatno ci na obróbk plastyczn wpływaj :
a
a
p
Mn , Ni , Cu, S, Al, W, Si, Cr, Ni , Co, Mo, P
Na zwi kszenie skrawalno ci wpływaj : S, P
Na zmniejszenie skrawalno ci wpływaj :
Mna, Nia, W, Si, Mnp, Nip, Mo
a
Materiały metalowe
Wpływ pierwiastków na własno ci
magnetyczne stali
p
Polepszaj własno ci magnetyczne: W, Co, Ni , Al, Cr, Mo
a
Materiały metalowe
Wpływ pierwiastków stopowych na struktur roztworu stałego
Pierwiastki austenitotwórcze:
Co
Mn
Ni
Materiały metalowe
Pierwiastki ferrytotwórcze:
Al
Si
V
Cr
Mo
W
Ti
Materiały metalowe
Pierwiastki sprzyjaj ce przemianie eutektoidalnej:
C
N
Cu
Materiały metalowe
Oznaczenie stali według norm europejskich
Zgodnie z normami europejskimi obowi zuj dwa systemy oznaczania stali:
Znakowy (według PN-EN 10027-1:1994); znak stali składa si z
symboli literowych i cyfr,
Cyfrowy (według PN-EN 10027-2:1994); numer stali składa si tylko z
cyfr.
Materiały metalowe
Znak stali
Znaki stali dziel si na dwie główne grupy:
Znaki z symbolami wskazuj cymi na zastosowanie oraz własno ci
mechaniczne lub fizyczne stali (np. S235 – stal konstrukcyjna z
minimalna granic plastyczno ci 235 Mpa)
Znaki z symbolami wskazuj cymi na skład chemiczny stali (np. C35 –
stal niestopowa o rednim st eniu w gla w setnych cz ciach % i
rednim st eniu Mn < 1%)
Materiały metalowe
Numer stali
Numer stali zawiera 5 cyfr: 1.xxnn, gdzie:
1 oznacza stal
xx – dwie cyfry oznaczaj ce grup stali (np. stale odporne na korozje i
aroodporne – od 40 do 49)
nn – dwie cyfry wyró niaj ce konkretny gatunek w grupie
Materiały metalowe
Badania metalograficzne na mikroskopie wietlnym
Celem bada
metalograficznych na mikroskopie
wietlnym jest
ujawnienie struktury stali oraz wad. Pozwalaj one na rozró nianie
składników strukturalnych i okre lanie ich morfologii, ilo ci, wymiarów i
rozmieszczenia. W ograniczonym zakresie mo liwa jest tak e identyfikacja
faz, badanie kinetyki przemian przy nagrzewaniu i chłodzeniu, badania
przemian towarzysz cych dyfuzji, korozji, zm czeniu, pełzaniu, oraz innym
zjawiskom i procesom. Badania te prowadzi si przy u yciu mikroskopu
wietlnego w zakresie powi ksze od 50 do 2000 x na odpowiednio
przygotowanych próbkach.
Materiały metalowe
Do bada wykorzystano nast puj ce gatunki stali:
50HS,
100Cr6,
C45,
42CrMo4,
S235JRG2.
Materiały metalowe
Rys.1. Struktura stali C45, hartowanej
z 840°C, chłodzonej w wodzie i odpuszczanej
w temp. 560°C: sorbit, pow. 1000 x
Skład chemiczny wytopu (st
Rys.2. Struktura stali 42CrMo4, hartowanej
z 840°C, chłodzonej w wodzie i odpuszczanej
w temp. 560°C: sorbit, pow. 1000 x
enie masowe pierwiastków %) dla stali C45:
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,44
0,65
0,22
0,017
0,02
0,08
0,09
0,28
0,02
0,015
enie masowe pierwiastków %) dla stali 42CrMo4:
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,42
0,63
0,21
0,01
0,004
0,96
0,09
0,27
0,15
0,024
Materiały metalowe
Rys.3. Struktura stali C45, wy arzanej
zmi kczaj co w temperaturze 680°C: ferryt
i perlit, pow. 200 x
Rys.4. Struktura stali 100Cr6, wy arzanej
zmi kczaj co w temperaturze 800°C: sferoidyt
enie masowe pierwiastków %) dla stali C45 :
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,44
0,65
0,22
0,017
0,02
0,08
0,09
0,28
0,02
0,015
enie masowe pierwiastków %) dla stali 100Cr6 :
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,99
0,3
0,22
0,006
0,002
1,46
0,08
0,17
0,02
0,015
Materiały metalowe
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,44
0,65
0,22
0,017
0,02
0,08
0,09
0,28
0,02
0,015
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,99
0,3
0,22
0,006
0,002
1,46
0,08
0,17
0,02
0,015
Materiały metalowe
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,44
0,65
0,22
0,017
0,02
0,08
0,09
0,28
0,02
0,015
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,99
0,3
0,22
0,006
0,002
1,46
0,08
0,17
0,02
0,015
Materiały metalowe
Rys.9. Struktura stali 50HS, wy arzanej
zmi kczaj co w temperaturze 680°C: perlit
i ferryt, pow. 200 x
Rys.10. Struktura stali 50HS, hartowanej
z 800°C i chłodzonej w oleju: martenzyt, pow.
200 x
enie masowe pierwiastków %) dla stali 50HS :
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,51
0,54
1,06
0,009
0,005
1,04
0,08
0,2
0,03
0,023
Materiały metalowe
500 x
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,51
0,54
1,06
0,009
0,005
1,04
0,08
0,2
0,03
0,023
Materiały metalowe
1000 x
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
Mo
Al
0,51
0,54
1,06
0,009
0,005
1,04
0,08
0,2
0,03
0,023
Materiały metalowe
Rys.15. Struktura stali S235JRG2 : ferryt
Rys.16. Struktura stali S235JRG2 : ferryt
enie masowe pierwiastków %) dla stali S235JRG2 :
C
Mn
Si
P
S
Cr
Ni
Cu
N
0,11
0,4
0,07
0,011
0,01
0,03
0,01
0,02
0,005

Wpływ składu chemicznego na strukturę stali niestopowych i

Transkrypt

Podobne dokumenty

Brzeszczot bimetaliczny HSS

Karta katalogowa

Czyszczenie i konserwacja

FIRMY ZLOKALIZOWANE W STARGARDZIE, ZAINTERESOWANE