materiałoznawstwa
Numer ćw
11
Data ćw:
1998-I-04
Grupa:
21M
Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Temat ćwiczenia:
Wykonał:
Kiniorski Rafał
Ocena:
Data:
Podpis:
Celem ćwiczenia jest wykazanie jak zawartość węgla wpływa na własności mechaniczne stali i na jej strukturę .
Stosowane w praktyce stale węglowe nie są czystymi stopami żelaza z węglem, lecz zawierają pewne ilości dodatków, uwarunkowanych względami technologicznymi (np. mangan, krzem, aluminium), które są wprowadzane w celu lepszego odtlenienia lub odsiarczenia stali. Inne pierwiastki jak S, P, O, H, N pozostają w stali w nieznacznych ilościach, gdyż ich całkowite usunięcie byłoby bardzo kosztowne i nieopłacalne. Pomimo, że występują w małych ilościach, wywierają one jednak istotny wpływ na własności stali. Niektóre pierwiastki dostają się do stali przypadkowo, najczęściej ze złomu. Są to np. Ni, Cu, Cr, których ilość w stalach węglowych jest również ograniczona. Tak więc podstawowym pierwiastkiem stopowym stali węglowych jest węgiel, którym reguluje się własności stali i od zawartości którego zależy również ich zastosowanie. Zgodnie z normą PN--91/H-01010/03 stale węglowe dzieli się na 3 grupy: niskowęglowe (poniżej 0,25% C), średniowęglowe (0,25-0,6%C) i wysokowęglowe (powyżej 0,6% C).
Wzrost zawartości węgla w stali powoduje zmniejszenie zawartości miękkiego składnika strukturalnego (ferrytu), a zwiększenie — twardego cementytu. W związku z tym własności wytrzymałościowe stali węgłowych zwiększają się ze wzrostem zawartości węgla, podczas gdy własności plastyczne maleją. Dlatego też stale z pierwszej grupy są stosowane przeważnie do nawęglania, na blachy tłoczne i konstrukcje spawane, stale z drugiej grupy jako konstrukcyjne, a trzeciej — jako narzędziowe.
Rys. Wpływ węgla na własności stali
węglowych w stanie wyżarzonym.
3. Przebieg ćwiczenia
Podczas ćwiczenia trzy otrzymane próbki ze stali węglowej poddaliśmy obróbce hartowania:
- próbka 1 (0,1%C) (stal niskowęglowa);
- próbka 2 (0,4%C) (stal średniowęglowa);
- próbka 3 (0,7%C) (stal wysokowęglowa);
Po hartowaniu zbadaliśmy twardość próbek metodą Rockwella. Wyniki zamieszczono w tabeli.
Następnie próbki przygotowaliśmy do badań makroskopowych i oglądaliśmy struktury próbek pod mikroskopem.
Tab. Pomiar twardości próbek:
Twardość HRB
Nr. Pomiaru:
Próbka 1
Próbka 2
Próbka 3
1
2
3
43
39
65
69
81
65,5
95
90
Średnia:
49
72
93
Struktury próbek:
Struktura ferrytyczna. Cały węgiel występuje w postaci niezwiązanej. Struktura składa się z wydzieleń węgla na tle osnowy ferrytycznej.
Próbka 1 (0,1%C)
Stal niskowęglowa
Struktura ferrytyczno- perlityczna. Część węgla jest związana w perlicie. Struktura złożona z wydzieleń węgla
na tle osnowy ferrytyczno- perlitycznej.
Próbka 2 (0,4%C)
Stal średniowęglowa
Struktura perlityczna. Większość węgla związana jest w postaci cementytu w perlicie.
Struktura składa się z wydzieleń węgla na tle osnowy perlitycznej.
Próbka 3 (0,7%C)
Stal wysokowęglowa
4. Wnioski:
Jak wynika z naszych obserwacji i pomiaru twardości wraz ze zwiększeniem zawartości węgla w stali zmniejsza się zawartość miękkiego składnika strukturalnego jakim jest ferryt, a zwiększa się zawartość twardego cementytu wchodzącego w skład perlitu . W związku z tym własności wytrzymałościowe stali węgłowych zwiększają się ze wzrostem zawartości węgla, podczas gdy własności plastyczne maleją. Bardzo dobrze widać to na podstawie badań twardości (tabela). Dlatego też stale z pierwszej grupy są stosowane przeważnie do nawęglania, na blachy tłoczne i konstrukcje spawane, stale z drugiej grupy jako konstrukcyjne, a trzeciej — jako narzędziowe.
lukasz_lar