Temat: Obróbka cieplna
Cel: Jak zmienia się twardość po wyżarzanie
Rodzaje wyżarzeń:
Wyżarzanie zupełne
Wyżarzanie normalizujące
Wyżarzanie izotermiczne
Wyżarzanie zmiękczające
Wyżarzanie ujednorodniające
Odpuszczanie - jest zabiegiem cieplnym stosowanym do przedmiotów uprzednio
zahartowanych w celu usunięcia naprężeń hartowniczych i polepszenia własności
plastycznych. Podczas tego zabiegu zmniejsza się nieco twardość i
wytrzymałość na rozciąganie, natomiast wzrasta odporność na uderzenia. Odpuszczanie
polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury poniżej 723°C,
wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie powolnym chłodzeniu na powietrzu, w oleju lub
wodzie.
Rodzaje odpuszczeń:
Odpuszczanie niskie - odbywa się w temperaturze 150 - 250°C.
Odpuszczanie średnie - odbywa się w temperaturze 300 - 500°C.
Odpuszczanie wysokie - przebiega w temperaturze 500 - 650°C.
Składniki strukturalne występujące w stopach poddanych hartowaniu
Bainit jest składnikiem strukturalnym, jego struktura ta jest zróżnicowana
morfologicznie w zależności od temperatury przemiany. Stanowi mieszaninę ferrytu i
węglików, z tym, że powyżej 300°C składa się z cementytu i przesyconego węglem ferrytu
(zwana bainitem górnym, który ma wygląd pierzasty), natomiast poniżej 300°C
powstaje bainit dolny składający się z węglika 8 (Fe 2,4 C o zawartości 8,4 % C) i ferrytu
przesyconego węglem). Ma on wygląd iglasty podobny do martenzytu i jest niewiele od
niego miększy. Przemiana bainityczna ma charakter dyfuzyjny, przebiega w zakresie
temperatur poniżej 500°C, gdy siła napędowa przemiany jest duża, a współczynnik dyfuzji
mały.
Twardość i wytrzymałość bainitu są pośrednie między własnościami perlitu i
martenzytu i rosną w miarę obniżania temperatury przemiany.
Martenzyt - jest to przesycony roztwór stały węgla w żelazie a, który jest produktem
przemiany bezdyfuzyjnej. Cechuje się dużą twardością i małą ciągliwością. Twardość
martenzytu rośnie ze wzrostem zawartości węgla.
Austenit szczątkowy - ilość austenitu szczątkowego zależy od zawartości węgla,
pierwiastków stopowych i temperatury austenityzowania. Austenit szczątkowy obniża
twardość zahartowanej stali , gdyż w przeciwieństwie do martenzytu jest miękki. Nie jest
jednoznacznie szkodliwy, gdyż zwiększa odporność na ścieranie i powierzchniową
wytrzymałość zmęczeniową oraz zmniejsza skłonność stali do kruchego pękania. Wadą jest
zwiększenie skłonności do pęknięć szlifierskich (przy większej zawartości) oraz
powodowanie niestabilności wymiarowej (np. sprawdzianów) i obniżenie odporności
korozyjnej.
Ćwiczenie:
Przygotowujemy 5 próbek stopu z zawartością 0,4% Fe. Cechujemy je numerami od 1 do 5. Pierwszą próbkę wkładamy na 10 min. do pieca o temp. 300 ºC. Drugą próbkę wkładamy na 10 min. do pieca o temp. 500 ºC. Trzecią próbkę wkładamy na 10 min. do pieca o temp. 650 ºC. Pozostałe dwie wkładamy na 10 min. do pieca o temperaturze 850 ºC. Próbki chłodzimy w wodzie. Mierzymy twardość próbek metodą Rockwella HRB, HRC
| Próbka | Twardość | Nacisk na próbkę |
|---|---|---|
| 1 | 86, 88, 87 HRB (172 HB) | 100 kg |
| 2 | 95, 96, 95 HRB (210 HB) –niekorzystny wpływ azotu | 100 kg |
| 3 | 60 HRC (607 HB) | 100 kg |
| 4 | 62 HRC (635HB) bardzo duży błąd pomiaru | 100 kg |
| 5 | 60 HRC (607 HB) | 100 kg |
| Próbka | Temp. odpuszczania | Czas odpuszczania | Twardość próbki |
|---|---|---|---|
| 3 | 300 ºC | 7 minut | 55 HRC (542 HB) |
| 4 | 500 ºC | 7 minut | 40 HRC (370 HB) |
| 5 | 650 ºC | 7 minut | 30 HRC (280 HB) |
Wnioski: Po operacjach obróbki cieplnej jest większa, wynika z tego, że po hartowaniu polepszają się własności mechaniczne stali, kosztem własności plastycznych a granica plastyczności staje się granicą wytrzymałości materiału. Im większa jest temperatura odpuszczania tym posiada ona mniejsza twardość.