Ćwiczenie nr: 4
Data: 98.02.23 pn 16.00
Temat: OBRÓBKA CIEPLNA
Prowadzący ćwiczenia:
Marek Trybus gr. 14 IMiR
Tematyka:
1.) hartowaność i hartowanie stali,
2.) odpuszczanie
Pod pojęciem obróbki cieplnej rozumiemy odpowiednio dobrane zabiegi cieplne, które prowadzą do zmiany własności stali przez zmiany struktury, wywołane przemianami fazowymi zachodzącymi w stanie stałym.
Podstawowymi parametrami, które decydują o przemianach fazowych są: szybkość nagrzewania, temperatura zabiegu cieplnego, czas nagrzewania,(wygrzewania), chłodzenia, szybkość chłodzenia, w zależności od temperatury wygrzewania.
W zależności od temperatury zabiegu obróbki cieplnej, rodzaju zabiegów wchodzących w skład operacji, jak również czasu trwania tych zabiegów oraz od rodzaju stosowanego ośrodka chemicznego, sposobu i temperatury odkształcenia plastycznego, możemy mieć do czynienia z różnymi rodzajami obróbki cieplnej.
ad. 1.) Hartowność i hartowanie stali.
W przeciwieństwie do zabiegów wyżarzania hartowanie, zwłaszcza martenzytyczne, prowadzi do powstawania struktury nierównowagowej. Celem zabiegu jest znaczne zwiększenie twardości wyrobu. Rozróżniamy następujące metody hartowania: objętościowe i powierzchniowe.
Hartowanie objętościowe polega na nagrzaniu elementu na wskroś i może być realizowane z różnymi prędkościami studzenia. Hartowanie zwykłe (martenzytyczne) polega na austenityzowaniu z następującym szybkim oziębieniem w jednym ośrodku w celu uzyskania struktury maternzytycznej.
W zależności od sposobu chłodzenia rozróżniamy:
-hartowanie zwykłe polegające na oziębieniu stali z szybkością większą od prędkości krytycznej chłodzenia w jednym ośrodku chłodzącym w sposób ciągły,
- hartowanie przerywane, polegające na stosowaniu dwóch ośrodków chłodzących (np. wody, a następnie oleju),
- hartowanie stopniowe, polegające na wytrzymaniu przedmiotu w temp. wyższej od temp. początku przemiany martenzytycznej ( przystanek temp.), aż do wyrónania temp. w całym przekroju, po czym zanim rozpocznie się przemiana dyfuzyjna następuje dalsze chłodzenie przedmiotu,
- hartowanie izotermiczne (bainityczne) ma podobny przebieg jak stopniowe, z tym że czas wytrzymania w temp. pośredniej jest dostatecznie długi, aby zaszła przemiana bainityczna.
___ zwykłe
- - - przerywane
___ ___ stopniowe
Rys. 1.) Wykres zależności temp. od czasu dla hartowania: zwykłego, przerywanego i stopniowego.
Hartowanie powierzchniowe polega na austenityzowaniu jedynie cienkiej warstwy powierzchniowej przedmiotu, w wyniku czego tylko w tej warstwie tworzy się struktura martenzytyczna i następuje utwardzenie powierzchni. W zależności od sposobu nagrzewania hartowanie powierzchniowe może być płomieniowe, indukcyjne lub kąpielowe.
ad. 3.) Odpuszcznie.
Odpuszczanie polega na nagrzewaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury leżącej poniżej Ac1, co prowadzi do usunięcia naprężeń oraz przemian wywołujących zmniejszenie twardości i wzrost plastyczności stali. Głównym celem odpuszczania jest zwiększenie odporności na pękanie zahartowanej stali. Połączenie zabiegów hartowania i wysokiego lub średniego odpuszczania nazywamy ulepszaniem cieplnym.
Rodzaje odpuszczania: Struktury odpuszczania:(powstałe w jego wyniku)
- niskie (temp. 150 - 350 °C) /martenzyt niskoodpuszczony/
- średnie (temp. 350 - 500 °C) /martenzyt średnioodpuszczony/
- wysokie (temp. >500 °C) /sorbit (ferryt z b. drobnymi węglikami)/
W wyniku odpuszcznia zanika pozostały po hartowaniu austenit szczątkowy oraz powstają kruchości: I i II rodzaju. Pierwsza z nich występuje we wszystkich stalach po odpuszczeniu ich w temp. powyżej 300 °C i jest ona nieodwracalna. Natomiast kruchość drugiego rodzaju występuje przy odpuszczaniu powyżej 500 °C i powolnym studzeniu. Przyczyną kruchości drugiego rodzaju jest wstępująca dyfuzja fosforu w strefy granic ziarn.Ponieważ P bardzo silnie utwardza ferryt strefy granic ziarn stają się bardzo twarde i poprzez to bardzo kruche. Temu rodzajowi kruchości można zapobiegać stosując dodatki 0,2-0,4% Mo.