Podstawy obróbki cieplnej stopów żelaza

1. Samorzutny proces rozrostu ziarna austenitu – stale gruboziarniste i drobnoziarniste

- warunek: nagrzanie stali do temperatury wyższej niż Ac₁ – po nagrzaniu do tej temperatury na granicach międzyfazowych ferrytu i cementytu następuje niejednorodne zarodkowanie austenitu

- przemiana ma charakter dyfuzyjny; powstające ziarna mają bardzo zróżnicowane stężenie węgla

- zwiększenie temperatury lub czasu wygrzewania powoduje rozrost ziarn austenitu w stalach gruboziarnistych

(rys. 4.45, str. 196, Dobrzański)

1. Dyfuzyjna przemiana austenitu w perlit – wpływ przechłodzenia na morfologię i własności perlitu

- w zakresie przechłodzeń do ok. 175K produktem przemiany jest płytkowa mieszanina ferrytu i cementytu

- ze spadkiem temperatury grubość płytek jest coraz mniejsza; przy niewielkich przechłodzeniach perlit jest grubo płytkowy, a przy większych – drobnopłytkowy

- drobnopłytkowy (sorbit hartowania, troostyt hartowania) – szybko się trawi; charakterystyczne ciemne rozety

- ze wzrostem rozdrobnienia rośnie pole powierzchni międzyfazowej i liczba defektów sieciowych, maleje możliwość ruchu dyslokacji – wzrost twardości i wytrzymałości, kosztem własności plastycznych

1. Przemiana martenzytyczna – uwarunkowania i cechy charakterystyczne przemiany

- przemiana bezdyfuzyjna, zachodzi przy dużym przechłodzeniu austenitu do temperatury M_s

- powstaje martenzyt, czyli przesycony roztwór węgla w żelazie α

- przemiana zachodzi pod warunkiem ciągłego obniżania temperatury w zakresie od temperatury początku przemiany M_f do jej końca

- wartości temperatury M_s i M_f zależą od składu chemicznego austenitu i obniżają się ze zwiększeniem stężenia węgla w austenicie oraz wszystkich niemal dodatków stopowych z wyjątkiem Al. I Co

1. Definicja i własności martenzytu – wyjaśnienie przyczyn własności, wpływ zawartości węgla

- przesycony roztwór węgla w żelazie α

- charakterystyczny relief powierzchni, związany z nachyleniem powierzchni odpowiadającym każdej płytce lub listwie martenzytu – spowodowany przemieszczeniem atomów względem atomów sąsiednich

- granice ziarn martenzytu położone wzdłuż nieodkształconej i nie ulegającej obrotowi płaszczyzny austenitu, zwanej płaszczyzną habitus

1. Austenit nieprzemieniony (szczątkowy) – przyczyny i konsekwencje występowania

- objętość właściwa martenzytu jest o ok. 3% większa od objętości właściwej austenitu, w wyniku czego w nieprzemienionym austenicie powstają silne naprężenia ściskające, hamujące lub całkowicie zatrzymujące dalszą przemianę

- przemiana nie przebiega więc w całej objętości i dlatego po jej zakończeniu w strukturze stali pozostaje austenit szczątkowy

- w wyniku stabilizacji, w przypadku wytrzymania izotermicznego podczas chłodzenia w zakresie między temperaturami M_s i M_f, udział austenitu szczątkowego w stali zwiększa się; a także wraz ze zwiększeniem stężenia węgla w stali

1. Przemiany odpuszczania – odpuszczanie niskie, średnie i wysokie; struktury, własności, zastosowanie

- odpuszczanie polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanego elementu do temperatury poniżej A1, zwykle jednak nie wyższej niż ok. 550st.C.; czas na ogół nie przekracza 2h; niekiedy stosuje się trzykrotne odpuszczanie po 1h

- głównym celem jest poprawa ciągliwości materiału i zmniejszenie naprężeń, chociaż następuje to kosztem obniżenia jego twardości

- niskie (100-250st.C.) – narzędzia, wyroby nawęglane i hartowane powierzchniowo oraz łożyska

- średnie (250-450st.C.) – resory i sprężyny

- wysokie (450-600st.C.) – stale konstrukcyjne i narzędziowe do pracy na gorąco; rozkład austenitu szczątkowego