Pobierz Stale węglowe, staliwa i żeliwa. i więcej Ćwiczenia w PDF z Materiałoznawstwo tylko na Docsity!
1 Cel ćwiczenia
Naszym zadaniem było zapoznanie się z charakterystycznymi stopami układu żelazo-węgiel.
2 Wstęp teoretyczny
Stopy żelaza
Stale Nadstopy żelazne
Niestopowe Stopowe Stopy odlewnicze (Staliwa, Żeliwa)
Stopowe Niestopowe
Stal to stop żelaza z węglem i innymi pierwiastkami, przy czym zawartość węgla wynosi poniżej 2%. Stal węglowa należy do grup niestopowych i jest to stop żelaza z węglem (po odlaniu przerobiony plastycznie), gdzie węgiel jest najważniejszym pierwiastkiem stopowym (poniżej ok. 2%C) Żeliwami nazywamy stop żelaza z węglem (zawartość węgla powyżej 2%). Staliwa to materiały konstrukcyjny stopu żelaza z węglem (zawartość węgla do 2%).
Staliwo może mieć tą samą zawartość co stal, lecz rożnica między nimi to sposób wykonania. Obróbka plastyczna to metoda która jest stosowana przy obróbce stali, jest ona o wiele bardziej skuteczna i szybsza od obróbki odlewniczej, którą stosuję się przy staliwach.
Zawartość węgla w stali W stalach i staliwach niestopowych zasadniczy wpływ na właściwości ma zawartość węgla. Decyduję ona przede wszystkich o właściwościach mechanicznych, takich jak:
Wytrzymałość na rozciąganie (Rm) Granica plastyczności (Re) Twardość (HB, HV, HRC) Wydłużenie (A) Przewężenie (Z) Udarność (K)
Przy badaniach kontrolnych granica plastyczności jest ważniejsza od wytrzymałości na rozciąganie. Im wyższa granica plastyczności tym trudniej odkształcić materiał.
3 Przebieg ćwiczenia
Na początku dokonywaliśmy obserwacji mikroskopowych próbek stopów żelaza, następnie dowiadywaliśmy się o ich właściwościach, ostatecznie wykonywaliśmy rysunki struktur.
Rysunki struktur wraz z opisem
ŻELAZO ARMCO
Stop żelaza z węglem (zawartość węgla rzędu 0,02%). Stan: Po obróbce cieplno mechanicznej. Struktura: Widoczne pojedyncze ziarna ferrytu (roztwór węgla w żelazie) oraz zaznaczone strzałką wydzielenie cementytu trzeciorzędowego. Trawienie: Mi1Fe Właściwości: niska wytrzymałość, wysoka plastyczność, wysoka przenikalność magnetyczna i mała pętla histerezy. Prawie czyste żelazo, miękki materiał. Zastosowanie: Znikome.
STAL NISKOWĘGLOWA
Stal niestopowa o zawartości węgla ok. 0,2% (S235). Stan: Po obróbce cieplno mechanicznej. Struktura: Widoczne ziarna ferrytu (jasne) oraz perlitu (ciemne). Trawienie: Mi1Fe Właściwości wytrzymałości: Re ok. 240 MPa, Rm ok.370 MPa, twardość 120 HB. Zastosowanie: Tani i łatwo dostępny materiał konstrukcyjny o dobrej spawalności, stosowany na mniej odpowiedzialne konstrukcje oraz elementy maszyn i urządzeń. Wady: Korozja.
ŻELIWO SZARE
Żeliwo szare ferrytyczne. Ok. 3,2% węgla i 2% krzemu. Stan: Po obróbce cieplno mechanicznej. Struktura: Widoczne płatki grafitu na tle ferrytu. Trawienie: Mi1Fe Właściwości wytrzymałości: bardzo niskie – Re poniżej 100 MPa, Rm rzędu 100/180 MPa. Zastosowanie: Elementy odlewane o mniej lub bardziej skomplikowanych kształtach i małych wymaganiach wytrzymałościowych, nie pracujące na rozciąganie (znikoma plastyczność).
ŻELIWO SFEROIDALNE
Żeliwo sferoidalne o osnowie ferrytycznej. Ok. 3,5% węgla i 2% krzemu. Stan : Lany. Struktura: Na tle jasnego ferrytu widoczne ciemne kulki grafitu. Trawienie: Mi1Fe Właściwości wytrzymałości: Re ok. 250 MPa, Rm ok. 400 MPa. Wytrzymałość rośnie a plastyczność maleje. Zastosowanie: Wyroby wałów korbowych, pierścieni tłoków, łożysk, kół zębatych, elementów obrabiarek, maszyn rolniczych, hydraulicznych, turbin wodnych itd.
STALIWO WĘGLOWE (200-400W)
0,25% węgla, 1% manganu i 0,5% krzemu. Struktura ferrytyczno-perlityczna. Właściwości wytrzymałości: Re ok. 200 MPa, Rm ok. 400 MPa, twardość 140 HB. Zastosowanie: Odlewy niezbyt obciążonych elementów konstrukcyjnych.
4 Wnioski
Na podstawie obejrzanych próbek i po zapoznaniu się z ich właściwościami fizycznymi można stwierdzić, iż zawartość węgla w stalach wpływa bardzo pozytywnie na podniesienie niektórych własności. Większa zawartość węgla powoduje wzrost wytrzymałości stali na rozciąganie, wzrost twardości oraz rośnie granica plastyczności. Jednakże jednocześnie maleje podatność na obróbkę plastyczną, zmniejsza się ciągliwość oraz pogarszają się własności spawalne. Posiadając takie informacje możemy zmieniać właściwości stali oraz żeliw poprzez zmianę zawartości węgla.
