Kwalifikacja: MTL.05 - Organizacja i prowadzenie procesów metalurgicznych
Kategorie: Materiały i stopy Obróbka cieplna i plastyczna
Na podstawie fotomikrografii określ składniki strukturalne stali o zawartości 0,47% C, po wyżarzaniu normalizującym.
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Odpowiedź ferryt i perlit jest tutaj jak najbardziej uzasadniona, bo stal o zawartości węgla 0,47% po wyżarzaniu normalizującym zawsze wykazuje właśnie taki skład strukturalny. Jeśli spojrzeć na klasyczny wykres żelazo-węgiel (taki, jaki omawiamy na zajęciach), to ta wartość węgla plasuje stal po lewej stronie punktu eutektoidalnego. Wyżarzanie normalizujące prowadzi do powstania mieszaniny ferrytu (jasne obszary na mikrostrukturze) oraz perlitu (ciemniejsze, warstwowe fragmenty). Moim zdaniem to bardzo wygodny układ – otrzymujemy stal o dobrej kombinacji wytrzymałości i plastyczności. W praktyce, takie mikrostruktury spotyka się w wałkach, osiach, elementach maszyn, gdzie liczy się odporność na ścieranie, ale i podatność na dalszą obróbkę plastyczną. Warto pamiętać, że dobra praktyka branżowa zaleca właśnie takie wyżarzanie normalizujące przy stalach narzędziowych i konstrukcyjnych średniowęglowych, bo poprawia to jednorodność struktury. To trochę taki złoty środek w hutnictwie – nie za twardo, nie za miękko. Dla mnie, na mikrografii zawsze warto szukać tych kontrastów, bo ferryt i perlit są bardzo wyraźnie różne pod mikroskopem. W podręcznikach i normach, np. PN-EN 10020, znajdziesz potwierdzenie, że taka struktura jest typowa i pożądana właśnie dla stali w tym zakresie węgla po normalizacji.
Wielu osobom potrafi się pomylić, gdy widzą pod mikroskopem takie wyraźne kontrasty i od razu zakładają obecność cementytu lub innych bardziej egzotycznych składników, ale to błąd wynikający z przeoczenia podstawowych zależności fazowych. Stal o zawartości 0,47% C jest klasycznym przykładem stali podeutektoidalnej, a jej wyżarzanie normalizujące prowadzi do powstania dwóch głównych składników: ferrytu i perlitu. Cementyt w czystej postaci pojawia się albo przy znacznie wyższych zawartościach węgla, albo jako składnik perlitu w ilościach śladowych, niewidocznych w tej postaci struktury. Bainit z kolei powstaje tylko przy określonych warunkach chłodzenia izotermicznego – nie w procesie normalizacji, który wiąże się raczej z chłodzeniem w powietrzu, więc nie można się go tu spodziewać. Ledeburyt jest strukturą typową dla stopów o bardzo wysokiej zawartości węgla, powyżej 2%, czyli zupełnie poza zakresem omawianej stali. Typowym błędem jest także mylenie cementytu z drobnymi ciemnymi obszarami perlitu – one wyglądają podobnie, ale nie są tym samym i mają inne znaczenie technologiczne. Praktyka warsztatowa i wytyczne normatywne, np. PN-EN ISO 643, jasno wskazują, że dla takiej stali po wyżarzaniu normalizującym nie powinniśmy obserwować innych składników niż ferryt i perlit. To właśnie znajomość podstaw diagramu fazowego i procesów cieplnych chroni przed takimi pomyłkami. Najważniejsze to nie dać się zwieść pozorom i pamiętać, że składniki typu bainit czy ledeburyt wymagają zupełnie innych warunków obróbki cieplnej i innych zakresów chemicznych, niż te podane w pytaniu.