82-94.doc

82. Jak dzielą się stale stopowe narzędziowe ze względu na zastosowania? Jak oznacza się stale stopowe narzędziowe wg PN-EN?

Podział stali narzędziowych stopowych:

- stal węglowa narzędziowa
- do pracy na zimno 
- do pracy na gorąco 
- szybkotnąca

Ø      Oznaczenia stali narzędziowych stopowych do pracy na zimno.
Stal narzędziową stopową do pracy na zimno oznacza się literą N, a następnie literami określającymi zawarte w stali zasadnicze pierwiastki stopowe lub ich grupę oraz cyfrę, służącą do odróżniania poszczególnych gatunków stali, zawierających te same pierwiastki stopowe. Litery określające zawarte w stali pierwiastki stopowe oznaczają:
W - wolfram, C - chrom, S - krzem, Z - grupa krzem-chrom-wolfram.
V - wanad, M - mangan, L - molibden, P - grupa chrom-nikiel-wanad.

 

Ø      Oznaczenia stali narzędziowych stopowych do pracy na gorąco.
Oznacza się literą W, następnie literami określającymi zawarte w stali ważniejsze składniki stopowe.
W oznaczeniach dochodzi litera N, oznaczająca nikiel.

 

Ø      Oznaczenia stali szybkotnących.
Oznacza się literą S, następnie literą oznaczającą główny składnik stopowy stali oraz liczbą określającą średnią zawartość tego składnika w procentach.

 

83. Stale szybkotnące. W jaki sposób oznaczamy, jakie główne dodatki stopowe zawierają stale szybkotnącej, jakie mają własności.

Stal narzędziowa szybkotnąca
Stale szybkotnące mają jeszcze wyższą temperaturę przy grzaniu (ponad 1200oC) głównie po to, by zaszły odpowiednie reakcje w strukturze stali (węgliki i karbidy muszą rozpuścić się w ferrycie). Stale zachowują twardość i zdolność skrawania przy dużych szybkościach skrawania oraz grubościach wióra, gdzie narzędzie może nagrzewać się do temp. 600oC.

Znak gatunku stali szybkotnącej składa się, oprócz litery S, z litery oznaczającej najbardziej charakterystyczny składnik stopowy stali (W-wolfram,  K- kobalt, M-molibden, V-wanad oraz C węgiel) oraz liczby określającej średnią zawartość najbardziej charakterystycznego składnika stopowego w procentach.

Skład chemiczny:  węgiel, chrom- zwiększa hartowność stali, wolfram- nadaje stali żarowytrzymałość (hamuje procesy odpuszczania i powoduje efekt twardości wtórnej), molibden- podobnie jak kobalt (mogą się zastępować), wanad- hamuje procesy odpuszczania, kobalt- podnosi żarowytrzymałość i zdolność do skrawania.

84. W jaki sposób przeprowadza się obróbkę cieplną stali szybkotnących?

Hartuje się z następnym trzykrotnym odpuszczeniem. Podgrzewanie do temp. 550-600° C (piece muflowe), a następnie narzędzia przenosi się do kąpieli solnej o temperaturze 850-950 ° C, po czym szybko przenosi się je do kąpieli o temp hartowania. Inna możliwość obróbki cieplnej stali szybkotnącej to hartowanie, obróbka podzerowa i jednokrotne odpuszczanie.

85. Porównać stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno ze stalami narzędziowymi niestopowymi. 

                                                                                                                                                                                                                    Stale niestopowe podstawowe konstrukcyjne są stosowane zazwyczaj w stanie surowym lub rzadziej w stanie normalizowanym. Stopowe stale narzędziowe mają większą hartowność. Mniejsza szybkość chłodzenia zmniejsza skłonność do pęknięć i odkształceń oraz paczenie się.

86. Podać wymagania stawiane stalom narzędziowym stopowym do pracy na gorąco. Jakie dodatki zawierają te stale.

Muszą wykazywać wysoka wytrzymałość i twardość w wyższych temperaturach, dobrą ciągliwość, stabilność struktury oraz odporność na zmęczenie cieplne prowadzące do pęknięć ogniowych.

Stale narzędziowe do pracy na gorąca maja niska zawartość węgla, a ponadto zawierają wolfram, molibden, wanad, chrom, a także niekiedy krzem, nikiel albo kobalt.

87. Jakie zastosowanie maja poszczególne grupy gatunków stali narzędziowych do pracy na gorąco?

Stale wolframowe oraz chromowo-molibdenowe – do wyrobu matryc do pras i form do odlewów pod ciśnieniem, tj. do tych zastosowań, które charakteryzuje stosunkowo długi kontakt gorącego materiału z narzędziem.

Stal WNL – najczęściej używana na matryce i kowadła do młotów.

88. Stale i stopy żelaza o szczególnych własnościach.

Stale odporne na ścieranie- austenityczna stal manganowa zawierająca 1-1,3% węgla i 11-14% manganu jest to stal Hadfielda. Cechuje ja duża odporność na ścieranie przy dobrej udarności w przeciwieństwie do zahartowanych stali. Zastosowanie: do wytwarzania krzyżownic rozjazdów kolejowych, szczek łamaczy, gąsienic pojazdów, itp. Stal jest bardzo trudna obrabialnie, najwyżej węglikami spiekanymi.

Stale nierdzewne i kwasoodporne

Stale i stopy żarowytrzymałe i żaroodporne

Stale i stopy o dużym oporze elektrycznym

Stopy o określonej wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej

Stale i stopy o szczególnych własnościach magnetycznych

89. Jakie czynniki wpływają na żaroodporność i na żarowytrzymałość stali?

Aby zwiększyć żaroodporność stali, wprowadza się do niej chrom, krzem oraz aluminium, siarkę.Żarowytrzymałość jest ponadto zwiększana w wyniku umocnienia zgniotowego oraz utwardzenia dyspersyjnego.

90. Stale żaroodporne i żarowytrzymałe. Stale zaworowe.

W zależności od składu chemicznego stale te można podzielić na:

·         chromowe i chromowo-krzemowe – o strukturze ferrytyczno perlitycznej hartujące się

·         wysokochromowe z dodatkiem aluminium i podwyższoną zawartością krzemu – o strukturze ferrytycznej z wydzieleniami węglików M7C3

·         chromowo-niklowe – o strukturze ferrytyczno austenitycznej

·         chromowo niklowe z dodatkiem krzemu – o strukturze austenitycznej z wydzieleniami węglików, głównie M23C6

Stale zaworowe

Charakteryzują się one dużą odpornością na korozję w atmosferze spalin, w temperaturze do ok. 750°C. Odporność tę zapewniają główne dodatki Si i Cr, stąd nazwa tych stali – silchromy. Dużą twardość i odporność na ścieranie zapewnia im stosunkowo duże stężenie węgla – 0,4-0,6%.

91. Jakie główne dodatki stopowe zawierają stale odporne na korozję i jaki jest ich wpływ na własności i strukturę tych stali?

H-chrom: Wprowadzony do stali w ilości większej od 13% powoduje skokową zmianę potencjału elektrochemicznego z �0,6V do +0,2 V

N-nikiel: podwyższa odporność stali na działanie wielu środowisk korozyjnych, a zwłaszcza kwasu siarkowego, roztworów obojętnych chlorków ( woda morska) itp.

Nb-niob, M-molibden, G-mangan, Cu-miedz, T-tytan, J-aluminium

Struktura stali.

W stalach odpornych na korozję występują struktury: ferrytyczna, austenityczna i martenzytyczna. Faza jest to część stopu o jednakowych w całej swej masie własnościach fizycznych i o tym samym składzie chemicznym. Najwyższą odporność na korozję wykazują stale austenityczne potem ferrytyczne, a najniższą martenzytyczne. Większą odporność na korozję mają struktury jednofazowe. Większą odporność struktur jednofazowych należy przepisywać znacznie korzystniejszym warunkom do powstawania stanu pasywnego oraz do utrzymania jego trwałości i ciągłości. Prawdopodobieństwo powstania ogniw lokalnych w stali o strukturze jednofazowej jest bardzo małe. Pojawienie się w stalach jednofazowych dodatkowych składników w strukturze prowadzi zawsze do zmniejszenia odporności korozyjnej.

92. Jakie główne zastosowanie mają stale nierdzewne chromowe w zależności od zawartości węgla?

Stale chromowe w zal. od zawartości chromu można podzielić na 3 grupy:

- o zawartości 12-14% Cr i 0,45% C.

Zastosowanie: łopatki turbin parowych, części maszyn, przedmioty codziennego użytku, narzędzia chirurgiczne i dentystyczne, noże, sprężyny, łożyska

- 16-18% Cr i 0,1% C.

Zastosowanie na naczynia kuchenne, aparaty w przemyśle spożywczym, ozdoby samochodowe, itp.

-25-28% Cr.

Zastosowanie jako stale żaroodporne, np. mufle, retorty, itp.

93. Na czym polega obróbka cieplna stali kwasoodpornych chromowo-niklowych o strukturze austenitycznej?

Tak samo jak przy stalach ferrytycznych, również przy stalach austenitycznych dla uzyskania dobrych własności technologicznych konieczna jest struktura drobnoziarnista. Jako końcowy etap obróbki cieplnej stosuje się wyżarzanie odpuszczające w temperaturach 1000 i 1150 0C z następującym potem schłodzeniem w wodzie lub na powietrzu, aby uniknąć tworzenia się wytrąceń. Stale austenityczne w przeciwieństwie do stali martenzytycznych nie są hartowalne.

94. Jaki jest mechanizm korozji międzykrystalicznej stali austenitycznych, w jaki sposób można je zapobiec.

Wydzielenia węglików M23C6 na granicach ziarn austenitu powodują pod wpływem działania środowiska groźną w skutkach korozję międzykrystaliczną, szczególnie intensywną w obciążonych elementach w temperaturach wyższych od 550°C. W celu skutecznego przeciwdziałania korozji międzykrystalicznej nie można dopuścić do wydzielenia węglików chromu. Osiąga się to poprzez:

• ponowne przesycanie stali, co może być stosowane tylko do elementów o niewielkich wymiarach

• zmniejszenie stężenia C poniżej 0,03%; w niektórych gatunkach dopuszcza się stężenie C nie większe niż 0,07%; sposób ten należy uznać za najbardziej skuteczny, choć kosztowny

• tzw. stabilizowanie stali przez wprowadzenie pierwiastków węglikotwórczych o większym od Cr powinowactwie chemicznym do węgla, najczęściej Ti lub Nb; pierwiastki te tworzą trwałe węgliki typu MX, nieprzechodzące do roztworu stałego podczas przesycania; ich stężenie jest dobierane tak, aby związać cały węgiel: %Ti ≥ 4x %C, %Nb ≥ 8x %C.

5