Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. J. Śniadeckich w Bydgoszczy

Hartowanie i odpuszczanie stali.

Pozdrawiam

D13angos

1. Wpływ zawartości węgla w stali na własności mechaniczne:

Węgiel bardzo silnie wpływa na własności stali nawet przy nieznacznej zmianie jego zawartości i z tego względu jest bardzo ważnym składnikiem stali.Zwiększenie zawartości węgla powoduje, jak już poprzednio wspomniano, zmianę struktury stali. Jeżeli stal zawiera mniej niż 0,8% C, to jej struktura składa się ferrytu i perlitu. Struktura stali zawierającej 0,8% C składa się tylko z perlitu, natomiast w stali o zawartości powyżej 0,8% C oprócz perlitu występuje również cementyt wtórny. Zmiana struktury stali spowodowana różną zawartością węgla wiąże się ściśle ze zmianą własności mechanicznych. 

Zwiększenie zawartości węgla zwiększa wytrzymałość na rozciąganie R_m i zmniejsza plastyczność stali. Maksymalną wytrzymałość osiąga stal przy zawartości ok. 0,85% węgla. Przy większej zawartości węgla wytrzymałość zmniejsza się na skutek pojawiania się coraz większej ilości cementu wtórnego, który wydziela się na granicach ziaren.Zwiększenie zawartości węgla, oprócz obniżenia własności plastycznych, pogarsza również własności technologiczne stali węglowej; szczególne znaczenie ma pogorszenie spawalności.

2. Wpływ temperatury odpuszczania i na własności mechaniczne

Od temperatury odpuszczania zależy stopień usunięcia naprężeń (im wyższa jest temperatura, tym większy procent naprężeń zostanie usunięty) Temperaturę odpuszczania dobiera się w zależności od wymaganych właściwości.

3. Wpływ temperatury asenizowania na własności mechaniczne:

Czas austenizacji powinien być możliwie krótki, wystarczający do przejścia pierwiastków stopowych do roztworu, a nie powodujący rozrostu ziarn austenitu i zmian powierzchniowych stali (od kilku do kilku dziesięciu minut).

4. Proces obróbki cieplnej:

Ze względu na czynniki wpływające na kształtowanie struktury i własności metali i stopów można wyróżnić następujące rodzaje obróbki cieplnej: obróbka cieplna zwykła; obróbka cieplno chemiczna; obróba cieplno-mechaniczna. Wśród procesów obróbki cieplnej zwykłej wyróżniamy: wyżarzanie, hartowanie i odpuszczanie, przesycenie i starzenie.

Wyżarzanie- operacja zwykłej obróbki cieplnej polegająca na nagrzaniu stali do określonej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i studzeniu w celu uzyskania struktur zbliżonych do stanu równowagi.

Hartowanie polega na austenityzowaniu stali w temperaturze i czasie potrzebnym do maksymalnego rozpuszczenia składników stopowych w austenicie, a następnie na chłodzeniu stali z szybkością większą od krytycznej, dla zapewnienia przemiany martenzytycznej. Hartowanie może być prowadzone na wskroś lub tylko w warstwie powierzchniowej. Celem hartowania jest uzyskanie struktury martenzytycznej o dużej twardości, wytrzymałości i odporności na ścieranie, powodującej jednak znaczną kruchość i naprężenie własne. Nadmierną kruchość oraz naprężenia własne usuwa się stosując po hartowaniu odpuszczanie.

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.

Przesycenie polega na wygrzewaniu stopu w temperaturze wyższej od temperatury zapewniającej przejście składników fazowych do roztworu stałego, tzn. w temperaturze wyższej od temperatury nasycenia roztworu, a następnie szybkim oziębieniu do temperatury otoczenia. Zabieg ma na celu zwiększenie plastyczności i obniżenia twardości, dlatego stale przesycone łatwo poddają się obróbce plastycznej.

Starzenie- polega na wydzieleniu składnika przesycającego z roztworu w postaci drobnodyspersyjnych wtrąceń, powodujących umocnienie stopu. Efektem zabiegu jest zwiększeniue twardości i wytrzymałości stopu oraz zmniejszenie jego ciągliwości.

5. Porównanie hartowania i odpuszczania dla stali NC6 i C45

Stal NC6 podczas hartowania wykazuję większą twardość od stali C45, w każdym stanie NC6 posiada niewielkie różnice otrzymanych wyników. Także po odpuszczaniu stal narzędziowa do pracy na zimno osiąga większe wartości twardości. Stal niestopowa jakościowa do ulepszania cieplnego wykazuję gorsze własności, ponieważ posiada mniejszą zawartość węgla, gdyż zaledwie 0,41-0,46, a NC6 zawiera 1,3 -1,5.

6. Podsumowanie i wnioski:

Stale do ulepszania cieplnego są przeznaczone na części maszyn, które podlegają hartowaniu i następnie wysokiemu odpuszczaniu, co gwarantuje uzyskanie wysokich własności wytrzymałościowych przy zachowaniu zdolności do odkształceń plastycznych i odporności na obciążenia dynamiczne. Na części maszyn o niewielkich przekrojach a także o przekrojach większych, gdy nie wymaga się przehartowania na wskroś, zazwyczaj stosuje się stale węglowe. W przeciwnych wypadkach należy stosować stale stopowe charakteryzujące się wyższą hartownością, która zapewnia uzyskanie struktury sorbitycznej w całym przekroju.

---