AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA W BYDGOSZCZY WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Materiałoznawstwa i Technologii Metali
LABORATORIUM: metaloznawstwa
Ćwiczenie nr 12 Temat: Hartowanie i odpuszczanie.
Imię i nazwisko: Studium inż. Semestr II Grupa I Data: 6.05.96

1. Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z wpływem hartowania i odpuszczania na własności mechaniczne metali.

2. Użyte materiały i przyrządy:

a) stal 45 (stan normalizowany)

C - 0.45%

Mn - 0.35%

b) stal NC6

C - 1.4%

Cr - 1.5%

V - 0.05%

Si - 0.35%

c) piece elektryczne, komorowe, oporowe

d) twardościomierz Rockwella (skala C)

e) inne drobne przyrządy pomocnicze

3. Przebieg ćwiczenia:

830°20’ 600°20’ 400° 200°

HRC HRC HRC

4. Część teoretyczna.

Martenzyt jest międzywęzłowym przesyconym roztworem stałym węgla w Feα, powstałym podczas przemiany austenitu przechłodzonego do temperatury, przy której nie zachodzi dyfuzja węgla. Nazwa martenzytu pochodzi od nazwiska uczonego A. Martensa.

Martenzyt tetragonalny jest to struktura świeżo utworzona zaraz po zahartowaniu o budowie tetragonalnej, powstołej przez wtrącenie międzyatomowe węgla zniekształcającego strukturę Feα.

Martenzyt odpuszczony jest to dwufazowa struktura złożona z niejednorodnego, częściowo przesyconego roztworu stałego węgla w Feα i podmikroskopowych wydzieleń węglika ε.

Martenzyt regularny struktura powstała z austenitu szczątkowego przy zaniku tetragonalności.

Wykres CTPc dla stali 45:

Tabelaryczne zestawienie wyników badań:

		stan			stan
mat		sur	hart	po odpuszczaniu	mat
				200	400
45	1	23	48 47	51	46
	2	23	57 58	57	48
	3	25	47 57	51	44
	śr	23.6	51	53	46

Wykres wyników badań

Legenda:

1 - stan surowy

2 - stan po hartowaniu

3 - stan po odpuszczaniu w 200°C

4 - stan po odpuszczaniu w 400°C

5 - stan po odpuszczaniu w 600°C

Wnioski i spostrzeżenia:

Hartowanie polega na austenityzowaniu stali w temperaturze i w czasie umożliwiającym maksymalne rozpuszczenie składników stopowych w austenicie, a następnie na chłodzeniu stali z szybkością większą od krytycznej, zapewniającą przemianę martenzytyczną. Z kolei odpuszczanie polega na wygrzewaniu wyrobów w temperaturze niższej od A_c1 i następnie chłodzeniu. Celem zabiegu jest usunięcie naprężeń hartowniczych oraz uzyskanie na przekroju przedmiotu struktury zapewniającej wymagane właściwości mechaniczne. Oba te zabiegi należą do grupy zabiegów ulepszania cieplnego.

W materiale zahartowanym obserwujemy znaczny wzrost twardości, natomiast podczas odpuszczania jej spadek.

Warunkiem powodzenia obydwu zabiegów jest zastosowanie odpowiedniego chłodziwa. Niektóre próbki wymagają chłodzenia w oleju (jak NC6), inne tylko w wodzie. Chłodzenie musi nastąpić zaraz po wyjęciu próbki z pieca. Poza tym tak hartowanie, jak i odpuszczanie musi być przeprowadzane w odpowiednich temperaturach. Badania na próbce NC6 nie powiodły się prawdopodobnie ze względu na złą temperaturę w piecu (przekłamania termostatu), bądź ze względu na zbyt późne chłodzenie próbki.

Dla stali zwykłych temperaturę austenityzowania przyjmuje się według wykresu Fe-Fe₃C jako A_c3+(20÷30)°C. Dla stali stopowych korzysta się z ustalonych doświadczalnie temperatur austenityzowania (najczęściej 820÷880°C). Dla stali wysokostopowych przyjmuje się znacznie wyższą temperaturę (900÷1300°C), podyktowaną warunkami rozpuszczania się w austenicie trwałych węglików W, V, Mo, Cr.

Dla odpuszczania przyjmuje się trzy zakresy temperatur:

• odpuszczanie niskie 150÷250°C

• odpuszczanie średnie 300÷500°C

• odpuszczanie wysokie 500÷700°C