ROK II WO GRUPA 1B	KISiKO PRACOWNIA METALOZNASTWA	Data laboratorium:21.01.09. oddania: 09.03.09.
Jabłońska Katarzyna	Temat: Wpływ obróbki cieplnej na wysoko i nisko węglowe stopy żelaza.	OCENA:

1. Celem ćwiczenia było zapoznanie się z wybranymi rodzajami obróbki cieplnej stosowanej dla nisko i wysoko węglowych stopów żelaza oraz ich wpływ na kształtowanie mikrostruktury tych stopów.

2. Wiadomości teoretyczne:

Wyżarzanie normalizujące (normalizowanie) - przeprowadzane w temperaturze 30÷50°C powyżej linii GSE wykresu żelazo-węgiel temperatury przemiany austenitycznej, kiedy tworzy się już czysty austenit bez udziału ledeburytu. Po ostudzeniu w powietrzu otrzymuje się w ten sposób jednolitą strukturę i usuwa naprężenia, powstałe w czasie poprzedniej obróbki. Normalizowaniu poddaje się wyższej jakości wyroby hutnicze oraz przedmioty przeznaczone do dalszej obróbki cieplnej, np. połączeniu hartowania. Odmianą normalizowania jest wyżarzanie niezupełne, gdy w strukturze stali dopuszcza się obok austenitu także i ledeburyt. Nagrzewa się wtedy stal do temperatury powyżej linii GSK wykresu żelazo-węgiel

Wyżarzanie zmiękczające - sferoidyzacja - przeprowadza się w temparaturze zbliżonej do temparatury przemiany austenitycznej. Zwykle najpierw wygrzewa się w temperaturze około 15°C powyżej linii PSK układu żelazo-węgiel, następnie 15°C poniżej tej temperatury, po czym następuje powolne schładzanie. Sferoidyzacja sprzyja wydzielaniu się cementytu w postaci kulkowej, sferoidalnej, co podwyższa obrabialność skrawaniem stopu. Takie wyżarzanie stosuje się dla: stali, staliwa, żeliwa.

Wyżarzanie odprężające -ma na celu usunięcie naprężeń możliwie bez wprowadzenia zmian strukturalnych w stali. Naprężenia występują w odlewach, spoinach materiałach odkształconych plastycznie oraz hartowanych. Naprężenia te mogą być w pewnych przypadkach tak znaczne, że powodują powstawanie pęknięć w materiale. Aby temu zapobiec, stosuje się wyżarzanie odprężające, polegające na nagrzaniu i wygrzaniu przedmiotu w temperaturze poniżej A_c1 i powolnym studzeniu Zależnie od rodzaju materiału oraz od przyczyn wywołujących naprężenia stosuje się różną temperaturę (rys. 5.20) i różny czas wygrzewania. Na ogół im wyższa temperatura, tym krótszy czas wygrzewania (do kilku godzin).

Przemiana martenzytyczna – przemiana przesyconego austenitu, jaka zachodzi w czasie jego szybkiego schładzania (hartowanie stali).Przemiana martenzytyczna zachodzi spontanicznie, gdy temperatura chłodzonej stali osiągnie temperaturę początku przemiany martenzytycznej Ms. Z chwilą osiągnięcia temperatury końca przemiany martenzytycznej Mf, cały austenit zamienia się w martenzyt. Jeżeli chłodzenie ustanie w trakcie jej trwania, pozostałą część austenitu przemienia się w inne fazy np. sorbit hartowania.

1. Przebieg ćwiczenia:

Ćwiczenie polegało na badaniu próbek żeliwa szarego na mikroskopie świetlnym, poddanego różnym procesom mającym na celu zmianę właściwości i struktury tego metalu. Obserwacje na tego typu mikroskopie przeprowadza się na zgładach trawionych roztworem kwasu azotowego w etanolu (nitalem). Obserwacje przeprowadzone zostały na obiektywu o powiększeniu 500x.

• Rysunek pierwszy (rys.1.) przedstawia staliwo podeukteoidalne o zawartości 0,35% węgla. Na obrazie z mikroskopu widzimy nierozdrobnione „pałeczki” ferrytu (jasny kolor) w perlicie. Jest to stan wyjściowy.

• Drugą próbką (rys.2.) poddaną badaniu była próbka żeliwa szarego z wydzieleniami grafitu płytkowego. Obraz z mikroskopu przedstawia jaśniejsze wydzielenia - ferryt, ciemniejsze - perlit oraz szare (najciemniejsze ) - grafit płatkowy. Jest to stan wyjściowy.

• Trzecią badana próbką (rys.3.) było staliwo węglowe poddane wyżarzaniu normalizującemu w efekcie, którego nastąpiło rozdrobnienie ferrytu i perlitu(struktura drobnoziarnista). Jasnym kolorem zaznaczone są wydzielenia ferrytu, a ciemnym perlitu.

• Kolejnym zgładem (ryz.4.) obserwowanym pod mikroskopem była próbka staliwa po austenityzowaniu (nagrzana w temperaturze 860˚C w czasie jednej godziny) i schłodzeniu w wodzie. W wyniku uzyskaliśmy rozdrobnienie mikrostruktury, czego efektem są widoczne „igiełki” martenzytu. Spowodowało to ujednolicenie struktury staliwa.

• Na piątej próbce (rys.5.) widzieliśmy żeliwo szare po wyżarzaniu zmiękczającemu . Pod mikroskopem obserwowany był wydzielony perlit ,ferryt oraz grafit płatkowy. W wyniku tej operacji mikrostrukturę stali w większości stanowią wydzielenia ferrytu, kosztem perlitu.

• Kolejnym badanym stopem (rys.6.) było żeliwo szare poddane hartowaniu w temperaturze 900˚C i odpuszczaniu w temperaturze 650˚C w czasie jednej godziny. W wyniku tych operacji obserwujemy wydzielenia grafitu płatkowego oraz sorbitu (martenzyt wysokoodpuszczony), nie występuje tu już austenit szczątkowy.

• Siódma próbka (rys.7.) przedstawia obraz żeliwa sferoidalnego po zahartowaniu izotermicznym, które zapewnia uzyskanie struktury banitycznej , którą widzimy na obrazie z mikroskopu.

1. Wnioski:

Właściwości mechaniczne

1. Ferryt:

R_m=300 MPa , HB=80, A₁₀=40%, Z=70%,KC=180 J/cm² , ciągliwy , plastyczny

1. Austenit:

R_m=700 do800 MPa , HB=190, A₁₀=40% do 60%, KC= od 200 do 300 J/cm²

1. Perlit:

R_m=700 do 800 MPa , HB=180 do 220, A₁₀=8%, Z=20%, KC=40 J/cm²

1. Martenzyt:

przebudowie sieci krystalicznej RSC (sieć Regularna Ściennie Centrowana) na sieć TPC (sieć Tetragonalna Przestrzennie Centrowana) czyli zmodyfikowaną przez obecność atomów węgla sieć RPC (sieć Regularna Przestrzennie Centrowana). Martenzyt jest fazą bardzo twardą i kruchą, powstaje w czasie hartowania stali.