MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Podobne dokumenty
MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. II. Przemiany austenitu przechłodzonego

Żeliwo stop żelaza z węglem, zawierający 2,5-4,5% C i inne pierwiastki (Si, Mn, P, S), przeznaczony do wykonywania części maszyn, urządzeń

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

Zespół Szkół Samochodowych

Wykład 8. Przemiany zachodzące w stopach żelaza z węglem. Przemiany zachodzące podczas nagrzewania

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH

Austenityczne stale nierdzewne

Zakres tematyczny. Podział stali specjalnych, ze względu na warunki pracy:

ŻELIWA NIESTOPOWE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Zespół Szkół Samochodowych

Nowoczesne stale bainityczne

Obróbka cieplna stali

Ich właściwości zmieniające się w szerokim zakresie w zależności od składu chemicznego (rys) i technologii wytwarzania wyrobu.

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

OBRÓBKA CIEPLNA. opracował dr inż. Stanisław Rymkiewicz

Akademia Morska w Szczecinie Instytut InŜynierii Transportu Zakład Techniki Transportu. Materiałoznawstwo i Nauka o materiałach

KONSTRUKCJE METALOWE - LABORATORIUM. Produkcja i budowa stali

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

OK Tigrod 308L (OK Tigrod 16.10)*

Metaloznawstwo II Metal Science II

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

Co to jest stal nierdzewna? Fe Cr > 10,5% C < 1,2%

Odlewnicze stopy żelaza. Staliwa niestopowe i staliwa stopowe Żeliwa

Akademia Morska w Szczecinie Instytut InŜynierii Transportu Zakład Techniki Transportu. Materiałoznawstwo i Nauka o materiałach

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Stale austenityczne. Struktura i własności

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

STOPY ŻELAZA. Cz. I. Stale niestopowe konstrukcyjne i o szczególnych właściwościach, staliwa i żeliwa niestopowe

Inżynieria materiałowa : stal / Marek Blicharski. wyd. 2 zm. i rozsz. - 1 dodr. (PWN). Warszawa, Spis treści. Wstęp 11

STALE STOPOWE KONSTRUKCYJNE

Obróbka cieplna stali

Newsletter nr 6/01/2005

ĆWICZENIE Nr 7. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

Żelazo ARMCO (czyste technicznie)

Stal - definicja Stal

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

STALE ODPORNE NA KOROZJĘ

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

Shield-Bright 308L (OK TUBROD 14.20)*

Materiały konstrukcyjne

ĆWICZENIE Nr 6. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował dr inż.

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

śeliwa 3 Fe + C grafit

ĆWICZENIE Nr 5. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska. Opracował: dr inż.

PL B1 (13) B1. (51) IntCl6: C23C 8/26. (54) Sposób obróbki cieplno-chemicznej części ze stali nierdzewnej

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA GORĄCO

OK SFA/AWS A5.4: E308L-16 EN 1600: E 19 9 L R 1 1. rutylowa. Otulina:

Skład chemiczny i wybrane własności mechaniczne stali nierdzewnych przeznaczonych na elementy złączne.

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Stale narzędziowe - stopy przeznaczone na narzędzia tj. przedmioty służące do rozdzielania i rozdrabniania materiałów bądź nadawania kształtu przez

Ćwiczenie 6 HARTOWNOŚĆ STALI. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie

Materiały metalowe. Wpływ składu chemicznego na struktur i własnoci stali. Wpływ składu chemicznego na struktur stali niestopowych i niskostopowych

Zakres tematyczny. Politechnika Rzeszowska - Materiały lotnicze - I LD / dr inż. Maciej Motyka

Stal stopowa - stop żelaza z węglem, zawierający do ok. 2 % węgla i pierwiastki (dodatki stopowe) wprowadzone celowo dla nadania stali wymaganych

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ STOPÓW ŻELAZA WYŻARZANIE 1. POJĘCIA PODSTAWOWE 2. PRZEMIANY PRZY NAGRZEWANIU I POWOLNYM CHŁODZENIU STALI 3.

OK Tubrodur Typ wypełnienia: specjalny

TERMITOWA SPAWALNOŚĆ BAINITYCZNYCH STALI SZYNOWYCH (NA PRZYKŁADZIE CRB1400, PROFIL 60E1/2)

Technologia obróbki cieplnej. Grzanie i ośrodki grzejne

Odpuszczanie (tempering)

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Metale nieżelazne - miedź i jej stopy

Ćwiczenie nr 2 Temat: Umocnienie wydzieleniowe stopu Al z Cu + umocnienie stali

Wykresy równowagi układu żelazo-węgiel. Stabilny żelazo grafit Metastabilny żelazo cementyt

Tematy Prac Magisterskich Katedra Inżynierii Stopów i Kompozytów Odlewanych

APARATURA W OCHRONIE ŚRODOWISKA - 3. MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA ZIMNO

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

Stopy żelaza z węglem

Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:

Charakterystyka składników - ŻELAZO Duże rozpowszechnienie w przyrodzie ok. 5% w skorupie ziemskiej. Rudy żelaza:

KOROZYJNO - EROZYJNE ZACHOWANIE STALIWA Cr-Ni W ŚRODOWISKU SOLANKI

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Sympozjum Inżynieria materiałowa dla przemysłu

ĆWICZENIE Nr 6. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. inŝ. A. Weroński

STAL NARZĘDZIOWA DO PRACY NA GORĄCO

Wykład 9 Obróbka cieplna zwykła

Stale narzędziowe. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Stal dupleks w efekcie składu chemicznego

Technologie wytwarzania. Opracował Dr inż. Stanisław Rymkiewicz KIM WM PG

Materiały metalowe. Odkształcenie plastyczne i rekrystalizacja metali. Copyright by L.A. Dobrzaski, IMIiB, Gliwice

MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

7 czerwca

Technologie Materiałowe II

PRELIMINARY BROCHURE CORRAX. A stainless precipitation hardening steel

6. OBRÓBKA CIEPLNO - PLASTYCZNA

Przemiana martenzytyczna

SPRAWOZDANIE Z MATERIAŁOZNAWSTWA - LABORATORIUM OBRÓBKA CIEPLNA STALI

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium Inżynierii Materiałowej. Opracowali: dr inż. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

OCENA JAKOŚCI ŻELIWA SFEROIDALNEGO METODĄ ATD

Nowa ekologiczna metoda wykonywania odlewów z żeliwa sferoidyzowanego lub wermikularyzowanego w formie odlewniczej

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn semestr II, 2016/2017 Przedmiot: Podstawy Nauki o Materiałach II

Transkrypt:

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA WYKŁAD 4 Żeliwa. Stale wysokostopowe dr inż. Michał Szociński

Spis zagadnień Ogólna charakterystyka żeliw o o o Żeliwo szare Żeliwo sferoidalne Żeliwo białe Grafityzacja żeliwa Ogólna charakterystyka stali wysokostopowych o o o o Stale austenityczne Stale martenzytyczne Stale ferrytyczne Stale duplex Korozja wżerowa stali wysokostopowych Korozja międzykrystaliczna stali wysokostopowych Co to jest?

ŻELIWA stopy żelaza zawierające generalnie powyżej 2.1 wt.%c oraz inne dodatki stopowe, np. Si, Mn, P i S charakteryzują się podwyższoną zawartością Si oraz wyższą niż stale zawartością nieczystości w praktyce 3.0 4.5 wt.% C stopy o takim składzie są całkowicie ciekłe w zakresie T = 1150 1300 C (zakres temperatur niższy niż dla stali) łatwo się topią i dlatego są odpowiednie do odlewania niektóre są bardzo kruche w stanie stałym, więc odlewanie jest jedyną skuteczną metodą ich fabrykacji cementyt (Fe 3 C) jest składnikiem metastabilnym w pewnych warunkach może dysocjować lub rozkładać się do formy ferrytu i grafitu wg reakcji: Fe 3 C 3Fe (α) + C (grafit) - reakcja grafityzacji

ŻELIWA tendencja do tworzenia grafitu jest regulowana składem stopu oraz szybkością chłodzenia promotorem powstawania grafitu jest Si jako składnik stopu w ilości >1% wolniejsze procesy chłodzenia podczas solidifikacji sprzyjają procesowi grafityzacji (powstawanie grafitu w strukturze) w przypadku większości żeliw węgiel występuje w postaci grafitu mikrostruktura i właściwości mechaniczne zależą od składu i obróbki cieplnej

ŻELIWA o 300 C niższa temperatura topnienia niż czystego żelaza

ŻELIWA Węgiel w żeliwach może występować jako: wolny grafit (żeliwa szare), związany cementyt (żeliwa białe), częściowo wolny częściowo związany (żeliwa połowiczne), grafit sferoidalny (żeliwa sferoidalne)

ŻELIWA Równoważnik zawartości węgla: pozwala rozróżnić żeliwa szare, których mikrostruktura zawiera grafit od żeliw białych węgiel głównie w postaci Fe 3 C CE wt% C Si 3 P wysokie szybkości chłodzenia i niskie wartości CE powstaje żeliwo białe niskie szybkości chłodzenia i wysokie wartości CE powstaje żeliwo szare

ŻELIWA SZARE KRZEM (Si) jest niezbędnym dodatkiem stopowym - powoduje wydzielanie węgla z roztworu w postaci grafitu zostawiając matrycę względnie czystą. Słabe wiązania między płaszczyznami grafitu prowadzą do wysokiej energii aktywacji wzrostu grafitu powstają cienkie i obłe płatki grafitu.

ŻELIWA SZARE Zawartość grafitu wpływa na właściwości żeliw szarych: odporność na korozję odporność na ścieranie wysoka przewodność cieplna tłumią wibracje mechaniczne (również dźwięk) podatne na obróbkę skrawaniem trudne do spawania mniejszą wytrzymałością na rozciąganie ( 250 MPa) mniejsza odporność na szoki termiczne

ŻELIWA SZARE Modyfikacja Żeliwo z dużymi płatkami grafitu posiada zdolność tłumienia drgań. W celu uzyskania wyższych własności wytrzymałościowych żeliwa szarego należy kierować procesem krystalizacji, czyli prowadzić proces modyfikacji. Modyfikacja polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa (w kadzi) modyfikatora o odpowiedniej granulacji : żelazo krzem, wapno krzem w ilości od 0,1-0,5% masy stopu. Modyfikator powoduje wytworzenie dodatkowych zarodków krystalizacji grafitu, a wiec rozdrobnienie płatków a tym samym wzrost wytrzymałości. Kierowana krystalizacja grafitu powoduje też powstawanie perlitycznej osnowy żeliwa, co przede wszystkim podnosi wytrzymałość na rozciąganie. Żeliwa modyfikowane posiadają wytrzymałość > 300 MPa.

ŻELIWA SZARE

ŻELIWA SZARE

ŻELIWA SFEROIDALNE Proces technologiczny polega na wprowadzeniu do ciekłego żeliwa niewielkiej ilości Mg lub stopu Mg z Ni, Mg z Cu, a następnie wprowadzeniu żelazo krzemu. Mg powoduje oczyszczenie ciekłego żeliwa i zmianę jego napięcia powierzchniowego, a żelazo krzem wytworzenie zarodków krystalizacji grafitu. Struktura osnowy metalowej żeliwa sferoidalnego po odlaniu może być ferrytyczna, ferrytyczno perlityczna, perlityczna. Żeliwo sferoidalne wykazuje wyższe właściwości wytrzymałościowe od żeliw szarych z grafitem płatkowym, ale mniejszą zdolność do tłumienia drgań.

ŻELIWA SFEROIDALNE

ŻELIWA SFEROIDALNE

ŻELIWA BIAŁE Węgiel wydziela się w postaci metastabilnej fazy Fe 3 C niższa zawartość Si oraz większe szybkości chłodzenia. Generalnie matryca (osnowa) perlit. Zawartość Fe 3 C wpływa na właściwości żeliw białych: twarde kruche wysoka wytrzymałość na ściskanie doskonała odporność na ścieranie

ŻELIWA BIAŁE

GRAFITYZACJA ŻELIWA GRAFITYZACJA

STALE WYSOKOSTOPOWE Stale wysokostopowe stale, w których stężenie jednego pierwiastka >8%, a suma pierwiastków łącznie 55%; stopy żelaza zawierające min. 12% Cr: PN EN 10088 1, za stale odporne na korozję uważa się stale zawierające, co najmniej 10,5% Cr i max. 1,2% C, jeżeli ich najważniejszą właściwością jest odporność na korozję powoduje zmianę potencjału elektrochemicznego stali z - 0,600 V na - 0,100 V (wzgl. NEK), w atmosferach zawierających tlen powstaje warstwa pasywna tlenku chromu (III) Cr 2 O 3 o grubości 1-2 nm Nazwa wynika z faktu, że w znacznie mniejszym stopniu od stali węglowych ulegają procesom korozyjnym. Materiały te wykazują wysoką odpornośd na utlenianie oraz korozję elektrochemiczną w pewnych środowiskach. stainless steels ( stain zabarwienie, less mniej) KONIECZNY DODATEK: Mo, Ni i N oraz zawartośd Cr>12%!!!! odpornośd w środowiskach HCl lub H 2 SO 4

Warstwa Cr 2 O 3 : niewidoczna gołym okiem metal pozostaje błyszczący posiada właściwości ochronne (barierowe) w wodzie i powietrzu- Cr pozostaje rozpuszczony w stali!!! posiada zdolność do repasywacji (odbudowy)

STALE WYSOKOSTOPOWE Rodzaje stali wysokostopowych: austenityczne (Ni, Mn, N, C) ferrytyczne (Cr, Mo, W, Ti, Nb, Cu) martenzytyczne duplex (ferrytyczno-austenityczne)

STALE AUSTENITYCZNE zawierają więcej Ni niż stale duplex większa odporność korozyjna dodatek Mo w przypadku stali typu 316 zwiększona odporność na korozję wżerową i ogólną w wyjątkowo agresywnych środowiskach stosowana stal 254SMO/654SMO TYP AISI C max. Mn max. Si max. Cr Ni Mo Ti Nb Al 301 0.15 2.00 1.00 16-18 6-8 - - - - 302 0.15 2.00 1.00 17-19 8-10 - - - - 304 0.08 2.00 1.00 17.5-20 8-10.5 - - - - 310 0.25 2.00 1.50 24-26 19-22 - - - - 316 0.08 2.00 1.00 16-18 10-14 2.0-3.0 - - - 321 0.08 1.00 2.00 17-19 9-12 - 5 x %C min. - - 254SMO 0.02 0.8 1.0 18.5-20.5 17.5-18.5 6-6.5 ~1.9 ~0.18 ~0.25

STALE AUSTENITYCZNE kryształy bliźniacze

STALE MARTENZYTYCZNE typowy skład: 12-18 %Cr oraz 0,1 1,2 %C pozwala na przemianę austenitu w martenzyt typowa obróbka cieplna: austenityzacja w odpowiednio wysokiej temperaturze (rozpuszczenie węglików) + chłodzenie z dużą szybkością do uzyskania struktury martenzytu AISI American Iron & Steel Institute TYP AISI C Mn Si Cr Ni Mo P S Zastosowanie 410 0.15 1.0 0.5 11.5-13.0 - - 0.04 0.03 Sztućce, wyroby nożownicze 416 0.15 1.25 1.0 12.0-14.0-0.60 0.04 0.15 420 0.15-0.40 1.0 1.0 12.0-14.0 - - 0.04 0.03 431 0.20 1.0 1.0 15.0-17.0-1.25-2.0 0.04 0.03 Łopatki turbin parowych i gazowych Koła zębate, śruby Sprzęt dentystyczny, chirurgiczny Odporność korozyjna, wysoka wytrzymałość

STALE MARTENZYTYCZNE MARTENZYT zawiera tyle samo C co austenit, z którego powstał, czyli znacznie więcej niż może rozpuścid ferryt (max. 0,022%C) przesycony roztwór stały C w ferrycie. Temperatura początku i kooca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależy od zawartości węgla w stopie. Atomy C rozmieszczone międzywęzłowo w środkach dłuższych krawędzi zniekształcają sied ferrytu powstają duże naprężenia i martenzyt staje się twardy i wytrzymały.

STALE MARTENZYTYCZNE Martenzyt ma strukturę iglastą. Ziarna obserwowane pod mikroskopem na zgładzie mają kształt igieł przecinających się pod kątem około 120. W rzeczywistości martenzyt posiada strukturę listwową lub płytkową. Martenzyt jest fazą bardzo twardą i kruchą, powstaje w czasie hartowania stali.

STALE MARTENZYTYCZNE HARTOWANIE składa się z dwóch bezpośrednio po sobie następujących etapów: 1. nagrzewanie do temperatury powyżej przemiany austenitycznej (zwykle 30 C do 50 C powyżej) i wygrzewanie, tak długo jak to potrzebne, by nastąpiła ona w całej objętości hartowanego obiektu; 2. szybkie schładzanie; szybkość schładzania musi być taka, by z austenitu nie zdążył wydzielić się cementyt i jego struktura została zachowana do temperatury przemiany martenzytycznej. Stal posiadająca strukturę martenzytyczną nazywana jest stalą martenzytyczną lub stalą hartowaną. Hartowanie przeprowadza się, by podnieść twardość i wytrzymałość stali.

STALE MARTENZYTYCZNE HARTOWANIE Przy hartowaniu niezwykle istotnym jest dobór szybkości schładzania zbyt wolne schładzanie powoduje wydzielanie się cementytu i uniemożliwia przemianę martenzytyczną, zbyt szybkie chłodzenie powoduje powstanie zbyt dużych naprężeo hartowniczych, które mogą doprowadzid do trwałych odkształceo hartowanego elementu lub jego pęknięd. Szybkośd schładzania wpływa także na głębokośd hartowania Przy elementach o większych rozmiarach tylko częśd objętości przedmiotu hartowanego zostanie zahartowana. W takiej sytuacji martenzyt powstanie w warstwach powierzchniowych. Im głębiej zaś, tym udział martenzytu maleje, a cementytu wzrasta. Bardzo często jest to zjawisko pożądane, gdy element ma byd twardy na powierzchni, a ciągliwy w swym rdzeniu.

STALE FERRYTYCZNE zawierają więcej Cr niż stale martenzytyczne (12-28% Cr) zawierają małe ilości węgla nie mogą byd hartowane niska wytrzymałośd, wysoka plastycznośd TYP AISI C Mn Si Cr Mo P S 405 0.08 1.0 0.5 11.5-13.0-0.04 0.03 409 0.08 1.0 1.0 12.0-14.0-0.045 0.045 429 0.12 1.0 1.0 12.0-14.0-0.04 0.03 430 0.12 1.0 1.0 15.0-17.0-0.04 0.03 460 0.20 1.5 1.0 23.0-27.0 0.04 0.03

STALE FERRYTYCZNE

STALE FERRYTYCZNE

STALE FERRYTYCZNE

STALE DUPLEX stale o mikrostrukturze ferrytyczno-austenitycznej skupiają najlepsze właściwości chromowej stali ferrytycznej i chromowo-niklowej stali austenitycznej wysokie właściwości mechaniczne: granica plastyczności, wytrzymałośd na rozciąganie odpornośd na korozję niższy koszt wytwarzania w porównaniu ze stalą austenityczną

STALE DUPLEX TYP AISI C Mn Si Cr Ni P S R m [MPa] 329 0.10 2.0 0.5 28.0 6.0 0.04 0.03 724 326 0.05 1.0 1.0 26.0 6.5 0.01 0.01 689 Zbiorniki na piwo oraz rurociągi do transportu piwa Podgrzewacze wody zasilającej, absorbery gazów spalinowych aaaaaaaaaaaaaaaaaaaa Zastosowania stali duplex aaaaaaaaaa Inżynieria Chemiczna Zbiorniki do przewożenia gorących chemikaliów Przemysł gazowy i olejowy

STALE DUPLEX

KOROZJA WŻEROWA

KOROZJA MIĘDZYKRYSTALICZNA

Co to jest?

Co to jest? MARTEZYT