MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

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

Stopy żelaza z węglem

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

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Zakład Metaloznawstwa i Odlewnictwa

Zespół Szkół Samochodowych

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

OBRÓBKA CIEPLNA. opracował dr inż. Stanisław Rymkiewicz

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

3. Stopy żelaza z węglem

Przemiany alotropowe

Żelazo ARMCO (czyste technicznie)

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

Technologie Materiałowe II

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

Stopy metali FAZY

Technologie Materiałowe II Wykład 2 Technologia wyżarzania stali

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

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. I. Wyżarzanie

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

Kinetyka zarodkowania

Obróbka cieplna stali

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

Obróbka cieplna stali

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

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA

STRUKTURA STOPÓW UKŁADY RÓWNOWAGI FAZOWEJ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

KONSTRUKCJE METALOWE - LABORATORIUM. Produkcja i budowa stali

Wykresy CTPi ułamek Na podstawie krzywych kinetycznych tworzy się wykresy CTP

MATERIAŁOZNAWSTWO Wydział Mechaniczny, Mechatronika, sem. I. dr inż. Hanna Smoleńska

Temat 3. Nauka o materiałach. Budowa metali i stopów

PIERWIASTKI STOPOWE W STALACH

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

Stal - definicja Stal

Wykresy równowagi fazowej. s=0

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

Budowa stopów. (układy równowagi fazowej)

Metaloznawstwo II Metal Science II

Przemiana martenzytyczna

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

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

Wykład 9 Obróbka cieplna zwykła

Nowoczesne stale bainityczne

STRUKTURA STOPÓW CHARAKTERYSTYKA FAZ. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

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

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

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

Wykresy CTP Kinetyka przemian fazowych ułamek objętości Na podstawie krzywych kinetycznych tworzy się wykresy CTP

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ

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

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

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

Obróbka cieplna stali

MATERIAŁY SPIEKANE (SPIEKI)

Stale austenityczne. Struktura i własności

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

BUDOWA STOPÓW METALI

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

POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA

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

ZAGADNIENIA EGZAMINACYJNE

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

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Technologia obróbki cieplnej. Grzanie i ośrodki grzejne

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

MATERIAŁ UZUPEŁNIAJĄCY DO WYKŁADU - MATERIAŁOZNAWSTWO WBiIŚ, sem. 02

SPRAWOZDANIE Z MATERIAŁOZNAWSTWA - LABORATORIUM OBRÓBKA CIEPLNA STALI

BADANIA STRUKTURY MATERIAŁÓW. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Stopy żelaza Iron alloys

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

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Inżynieria Materiałowa Studia I stopnia

Stale niestopowe jakościowe Stale niestopowe specjalne

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

Austenityczne stale nierdzewne

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

Wykład IX: Odkształcenie materiałów - właściwości plastyczne

Materiałoznawstwo. Wzornictwo Przemysłowe I stopień ogólnoakademicki stacjonarne wszystkie Katedra Technik Komputerowych i Uzbrojenia

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

Nauka o Materiałach. Wykład IX. Odkształcenie materiałów właściwości plastyczne. Jerzy Lis

PROCESY ZACHODZĄCE PODCZAS OBRÓBKI CIEPLNO-CHEMICZNEJ

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Technologie Materiałowe II Wykład 3 Technologia hartowania stali

WPŁYW ALUMINIUM NA NIEKTÓRE WŁAŚCIWOŚCI I STRUKTURĘ STALIWA

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

OBRÓBKA CIEPLNA STOPÓW ŻELAZA. Cz. III. Hartowanie i odpuszczanie, obróbka cieplno-chemiczna

Stopy żelaza. Mechanika i Budowa Maszyn I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

27/36 BADANIE PROCESÓW ODPUSZCZANIA STALI SW7.M PO HARTOWANIU LASEROWYM

PODSTAWY OBRÓBKI CIEPLNEJ STOPÓW ŻELAZA HARTOWANIE I ODPUSZCZANIE

Krzepnięcie Metali i Stopów, Nr 26, 1996 P Ai'l - Oddział Katowice PL ISSN POCICA-FILIPOWICZ Anna, NOWAK Andrzej

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

TWARDOŚĆ, UDARNOŚĆ I ZUŻYCIE EROZYJNE STALIWA CHROMOWEGO

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY ŻELIWA SFEROIDALNEGO PODCZAS CIĄGŁEGO CHŁODZENIA

WPŁYW OBRÓBKI CIEPLNEJ NA WYBRANE WŁASNOŚCI STALIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE

IV Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna Problematyka funkcjonowania i rozwoju branży metalowej w Polsce

Temat 3. Nauka o materiałach. Budowa metali i stopów

Robert Gabor. Laboratorium metod badania materiałów 6. Metalografia ilościowa. tremolo.pl. eu,

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Inżynieria Materiałowa Studia I stopnia

Transkrypt:

MIKROSKOPIA METALOGRAFICZNA WYKŁAD 3 Stopy żelazo - węgiel dr inż. Michał Szociński

Spis zagadnień Ogólna charakterystyka żelaza Alotropowe odmiany żelaza Układ równowagi fazowej Fe Fe 3 C Przemiany podczas chłodzenia Podstawowe struktury stali węglowej Co to jest?

OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA ŻELAZA żelazo nie występuję w przyrodzie w postaci rodzimej otrzymywanie żelaza chemicznie czystego (o własnościach pierwiastka) jest trudne i kosztowne Odmiana żelaza Metoda otrzymywania Max. stężenie domieszek i zanieczyszczeń, % chemicznie czyste redukcja tlenków 0,007 elektrolityczne elektroliza 0,02 karbonylkowe dysocjacja karbonylku żelaza V 0,03 Armco metalurgiczna 0,1

ODMIANY ALOTROPOWE ŻELAZA Fe- występuje w zakresach temperatur: 912 C 1394-1538 C ( ) Fe- krystalizuje w sieci A2 (RPC) dla T 770 C (temperatura Curie) Fe- jest ferromagnetyczne dla T 770 C (temperatura Curie) Fe- jest paramagnetyczne Fe- występuje w zakresie temperatur: 912-1394 C Fe- krystalizuje w sieci A1 (RSC) Parametr sieci a każdej odmiany Fe rośnie z temperaturą: a = 0,286 nm (Fe- ) a = 0,293 nm (Fe- ( ) ) a = 0,365 nm (Fe- )

ODMIANY ALOTROPOWE ŻELAZA 912 C 1) Fe- Fe- towarzyszy zmniejszenie objętości właściwej 912 C 2) Fe- Fe- towarzyszy wzrost objętości właściwej oraz naprężeń wyjaśnia to zależność struktury sieciowej Fe od ciśnienia: wysokie wartości ciśnienia stabilizują odmianę Fe- o mniejszej objętości właściwej i sieci RSC; przy p = 12 13 GPa występuje odmiana Fe- o sieci heksagonalnej zwartej niskie wartości ciśnienia stabilizują odmianę Fe- o sieci RPC

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C Składniki układu Fe Fe 3 C: żelazo cementyt (Fe 3 C): jest to faza międzywęzłowa zawierająca 6,67%C krystalizuje w T = 1227 C z ciekłego roztworu węgla w żelazie jest to faza metastabilna (nietrwała), gdyż pod wpływem energii cieplnej ulega grafityzacji: Fe 3 C Fe + C GRAFIT twardy i kruchy (700 750 HB) w T = 230 C zmienia swoje właściwości magnetyczne: 230 C ferromagnetyczny 230 C paramagnetyczny

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C Fazy układu Fe Fe 3 C: roztwór ciekły węgla w żelazie (faza ciekła) ferryt ( ): międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe- krystalizuje w sieci A2 (RPC) małe rozmiary luk w sieci są przyczyną bardzo małej rozpuszczalności węgla w Fe- (0,0218 %C to maksymalna rozpuszczalność w T = 727 C i maleje z temperaturą) austenit ( ): międzywęzłowy roztwór stały węgla w Fe- krystalizuje w sieci A1 (RSC) max. 2,11 %C w T = 1148 C (temp. eutektyczna) i maleje z temperaturą do 0,77 %C w T = 727 C cementyt (Fe 3 C)

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C Składniki strukturalne układu Fe Fe 3 C: składa się z faz (Fe-, Fe-, Fe 3 C) oraz ich mieszanin Schemat powstawania perlitu 1. ledeburyt: 2. perlit: mieszanina eutektyczna (eutektyka) Fe- i Fe 3 C powstająca z roztworu ciekłego węgla w żelazie w 1148 C; zawartość węgla 4,3%; powstaje we wszystkich stopach zawierających 2,11 6,67 %C; jest trwały do 727 C mieszanina eutektoidalna (eutektoid) Fe- i Fe 3 C powstająca z Fe- w T = 727 C; zawartość węgla 0,76%; powstaje we wszystkich stopach zawierających 0,022 4,3 %C; składa się z na przemian ułożonych płytek Fe 3 C i Fe- ; wymiary płytek Fe 3 C maleją wraz ze wzrostem szybkości chłodzenia austenitu; drobny perlit większa twardość (200-400 HB)

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C Struktura stopów układu Fe Fe 3 C: (c.d.) 3. ledeburyt przemieniony: mieszanina perlitu i Fe 3 C; twardy (ok. 450 HB) i kruchy 100% ledeburytu przemienionego występuje dla zawartości węgla 4,3% - dla zawartości eutektycznej; Stop żelaza z węglem o zawartości ok. 4,3%C (żeliwo białe eutektyczne): ledeburyt przemieniony (pola kropkowane) ślady cementytu wtórnego

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C Struktura stopów układu Fe Fe 3 C: (c.d.) 4. cementyt: jako składnik strukturalny odporny jest na działanie wielu odczynników chemicznych, w tym Nitalu; jest ok. 10x twardszy od Fe- (sposób odróżnienia przez pomiar mikrotwardości); cementyt III (trzeciorzędowy) na granicach ziarn wyróżniamy: cementyt I (pierwotny) - białe igły cementyt II (wtórny) - biała siatka

WYKRES RÓWNOWAGI Fe Fe 3 C CHARAKTERYSTYCZNE TEMPERATURY I PRZEMIANY OZNACZENIE PRZEMIANY TEMPERATURA, C OKREŚLENIE PRZEMIANY A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A cm 230 727 770 912 1394 1148 przemiana magnetyczna Fe 3 C przemiana eutektoidalna Fe- przemiana magnetyczna Fe- przemiana alotropowa Fe- Fe- przemiana alotropowa Fe- Fe- ( ) graniczna rozpuszczalność C w Fe- A (francus. arret) przystanek (Osmond)

STRUKTURY STALI WĘGLOWYCH (w temperaturze otoczenia, w zależności od zawartości węgla) stale ferrytyczne przy zawartości węgla teoretycznie nie przekraczającej 0,008% żelazo techniczne (ARMCO) przy zawartości węgla 0,008-0,022%, na granicach ziarn ferrytu pojawiają się wydzielenia cementytu trzeciorzędowego stale podeutektoidalne o zawartości do 0,77% C; ich struktura składa się z dwóch składników, a mianowicie ferrytu i perlitu, przy czym w miarę wzrostu zawartości węgla w stali wzrasta zawartość perlitu w strukturze stale nadeutektoidalne o zawartości 0,77-2,11%C; ich struktura składa się z perlitu i cementytu wtórnego, przy czym w miarę wzrostu zawartości węgla w stali wzrasta zawartość cementytu w strukturze; Teoretycznie maksymalna zawartość cementytu wtórnego występuje w stali o granicznej zawartości węgla 2,11% i wynosi wtedy ok. 20%

STRUKTURY STALI WĘGLOWYCH 1. Rozpatrując własności mechaniczne stali węglowych można stwierdzić, że najniższą wytrzymałość i najwyższą plastyczność w temperaturze pokojowej ma stal o strukturze ferrytycznej. 2. W miarę wzrostu zawartości węgla, a więc również wzrostu zawartości perlitu w strukturze, rośnie wytrzymałość i twardość stali, przy jednoczesnym obniżaniu się plastyczności. 3. Maksymalną wytrzymałość ma stal eutektoidalna (0,77% C). 4. Dalszy wzrost zawartości węgla powoduje podwyższanie twardości, gdyż w strukturze pojawia się cementyt wtórny, równocześnie jednak maleje efektywna wytrzymałość stali, ponieważ staje się ona mało plastyczna.

CHŁODZENIE STALI FERRYTYCZNEJ AUSTENIT FERRYT struktura stopu w temp. pokojowej: ferryt i Fe 3 C III

CHŁODZENIE STALI PODEUTEKTOIDALNEJ AUSTENIT struktura stopu w temp. pokojowej: ferryt, perlit i Fe 3 C III

CHŁODZENIE STALI NADEUTEKTOIDALNEJ AUSTENIT struktura stopu w temp. pokojowej: perlit, Fe 3 C II i Fe 3 C III

PODSTAWOWE STRUKTURY STALI WĘGLOWEJ PIĘĆ STRUKTUR FERRYTYCZNO-PERLITYCZNYCH O RÓŻNEJ ZAWARTOŚCI WĘGLA 0,05 %C 0,15 %C 0,18 %C 0, 50 %C 0,8 %C %C wraz ze wzrostem zawartości węgla wzrasta zawartość perlitu w strukturze

Stal podeutektoidalna: 0,05 % C (zgład prostopadły) Powiększenie: 100x Stal podeutektoidalna: 0,05 % C (zgład prostopadły) Powiększenie: 500x perlit ferryt

perlit ferryt Struktura ferrytyczna z niewielką ilością perlitu; 0,05% C. Powiększenie: 700x.

Żelazo ARMCO technicznie czyste żelazo (widoczne tylko jasne ziarna ferrytu) Powiększenie: 100x.

Żelazo ARMCO technicznie czyste żelazo (widoczne tylko jasne ziarna ferrytu i Fe 3 C-III) Powiększenie: 500x.

Stal podeutektoidalna: 0,45 % C (zgład prostopadły) Powiększenie: 100x Stal podeutektoidalna: 0,45 % C (zgład prostopadły) Powiększenie: 500x

Struktura ferrytyczno-perlityczna; 0,15% C. Powiększenie: 700x.

Struktura ferrytyczno-perlityczna; 0,18%C. Powiększenie: 500x.

Struktura ferrytyczno-perlityczna; 0,45%C. Powiększenie: 500x.

Struktura ferrytyczno-perlityczna; 0,5%C. Powiększenie: 700x

perlit cementyt wtórny Stal nadeutektoidalna, struktura perlityczna; 0,95%C. Powiększenie: 500x.

230x 1000x Struktura ferrytyczno-perlityczna; 0,05%C. Widoczne wydzielenia cementytu trzeciorzędowego.

230x 1000x Struktura ferrytyczno-perlityczna stali zawierającej 0,2%C.

230x 1000x Struktura ferrytyczno-perlityczna w stali zawierającej 0,4%C.

230x 1000x Perlit i cementyt (II) w stali zawierającej 1,2%C.

stal wysokowęglowa (narzędziowa); stal nadeutektoidalna, 1,2% C widoczne ziarna perlitu i rzeki cementytu Powiększenie: 500x

Stal podeutektoidalna: 0,25 % C (zgład prostopadły) Powiększenie: 500x Stal podeutektoidalna: 0,25 % C (zgład równoległy) Powiększenie: 500x

Co to jest?

Co to jest? PERLIT