Laboratorium

Obróbki cieplnej

Próba Jominy'ego

Wiadomości wstępne :

1.HARTOWNOŚĆ - to zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej , czyli do utwardzania się w głąb przekroju przy oziębianiu stali do temp. hartowania. W związku z metodami określania hartowności wprowadzone zostały pojęcia: średnicy krytycznej , współczynnika intensywności hartowania , przekroju miarodajnego i równoważnego.

a) średnica krytyczna - jest to największa średnica pręta hartującego się jeszcze na wskroś , tj. według przyjętego kryterium w strukturze rdzenia znajduje się co najmniej 50% martenzytu oraz 50% produktów rozpadu austenitu w wyższych temp.(strukturę taką określa się jako półmartenzytyczną).

b) współczynnik intensywności hartowania H - określa cechę ośrodka oziębiającego , a więc jego zdolność do odbierania ciepła(w przypadku H=∞ miałoby się do czynienia z natychmiastowym ostygnięciem powierzchni stali , a więc z hartowaniem idealnym; średnicę krytyczną odpowiadającą idealnemu hartowaniu nazwano idealną średnicą krytyczną).

c) przekrój miarodajny - jest to największy przekrój kołowy , w którym w myśl założenia konstrukcyjnego struktura wykazuje jednakowe własności.

d) przekrój równoważny - (służący do określania hartowności prętów nie kołowych) jest to taki przekrój kołowy , którego środek hartuje się identycznie jak środek przekroju zastępowanego(nie kołowego).

Istnieje kilka czynników wpływających na hartowność stali:

- skład chemiczny stali , przy czym im większa zawartość węgla , tym hartowność większa , stale stopowe mają na ogół większą hartowność niż stale węglowe , gdyż szybkość krytyczna tych stali jest mniejsza;

- wielkość ziaren austenitu i obecność drobnych kryształów tlenków , azotków oraz węglików , stale gruboziarniste hartują się głębiej od stali drobnoziarnistych , natomiast wtrącenia węglików i azotków wpływają na zmniejszenie hartowności;

- intensywność chłodzenia ośrodka oziębiającego , przy czym im ośrodek szybciej odprowadza ciepło ze stali , tym na większej odległości od powierzchni przedmiotu osiągnięta zostaje szybkość chłodzenia równa krytycznej;

- niejednorodność austenitu spowodowana zmianą stężenia węgla oraz dodatków stopowych , im austenit jest bardziej jednorodny , tym większa jest hartowność.

2.METODY OKREŚLANIA HARTOWNOŚCI.

a) próba Shepherda - polega na obserwacji przełomu próbki zahartowanej w 10% roztworze wodnym soli kuchennej. Cztery próbki o średnicy 19 mm , długości 75 mm , z naciętym karbem , po hartowaniu w temp. 790,815,840 i 870°C łamie się i określa głębokość zahartowania oraz wielkość ziarna na podstawie porównania z kompletem wzorców skali Jernkontoret;

warstwa zahartowania próbek ma przełom drobny , metalowy , jedwabisty , zaś nie zahartowany rdzeń ma przełom bardziej gruboziarnisty , błyszczący; metoda stosowana jest do badania hartowności stali narzędziowych węglowych.

b) K.C. Baina - rozwinięta przez M.A. Grossmanna , polega na hartowaniu prętów(o różnych średnicach) z odpowiedniej temp. i następnie wyznaczeniu rozkładu twardości na przekrój pręta; ze względu na kształt utworzonych krzywych twardości , nazywana bywa metodą krzywych U; bywa ona stosowana do stali płytko i średnio hartujących się.

KRZYWA U DLA STALI

c) Jominy'ego - polega ona na hartowaniu próbki od czoła strumieniem wody i pomiarze twardości HRC wzdłuż tworzącej próbki; próba Jominy'ego pozwala na scharakteryzowanie stali przez określenie maksymalnej twardości , głębokości utwardzenia i pośrednio mikrostruktury.

Kształty próbek i sposoby ich pobierania:

Tabela

Średnica krytyczna dla stali 35:

- twardość

ok. 38 HRC (0,35%C)

- odległość od czuła

d ≈ 8,5 mm

- średnica krytyczna

D ≈ 25 mm - olej

D ≈ 40 mm -woda

Średnica krytyczna dla stali 40H

- twardość

ok. 40,5 HRC (0,4%C)

- odległość od czoła

d ≈ 7,5 mm

- średnica krytyczna :

D ≈ 22 mm - olej

D ≈ 33 mm - woda

3.WNIOSKI.

Hartowność jest bardzo ważną cechą charakteryzującą własności stali, pozwalają m.in. na odpowiedni dobór materiału.

Z otrzymanych wyników możemy stwierdzić, że szybkość chłodzenia ma duży wpływ na średnicę krytyczną oraz głębokość warstwy zahartowanej. Stal 35 wymaga większej szybkości chłodzenia niż posiada olej, dlatego też stale węglowe z reguły hartuje się w wodzie.

Stale stopowe do których należy stal 40H hartuje się w oleju, ponieważ hartowanie w wodzie mogło by doprowadzić do powstania dużych naprężeń hartowniczych oraz strukturalnych, co powodowałoby deformację zahartowanego przedmiotu.

Stale stopowe hartuje się także na wolnym powietrzu, a także powietrzem pod ciśnieniem.

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzam, że bardzo duży wpływ na średnicę krytyczną ma szybkość chłodzenia

12.5

65 ± 10

50

50

dysza

przesłona

12.5

20

20

20

100 ^{± 0.5}

3

100 ^{± 0.5}

3

φ32

φ25 ^{± 0.5}

25

25

3

---