IMG06 307 (2)

306

14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów

14.3. Wpływ mikrostruktury na właściwości technologiczne

307

mniejszą wytrzymałość i twardość oraz powodują rozrzut wyników prób mechj, nicznych.

Od wymienionej zasady są wyjątki. Tak na przykład właściwości magnetyce (przenikalność magnetyczna, pozostałość magnetyczna, koercja) magnetycznie miękkich stopów żelaza są tym lepsze, im większe jest ziarno i bardziej jednorodna, wolty od naprężeń własnych struktura. Przeciwnie, właściwości stopów magnetycznie twardych (duża koercja) są tym lepsze, im bardziej drobnoziarnista jest ich struktura i im większe są naprężenia własne materiału.

14.3. WPŁYW MIKROSTRUKTURY NA WŁAŚCIWOŚCI TECHNOLOGICZNE

Najważniejsze spośród zabiegów technologicznych, jak obróbka skrawaniem, obróbka plastyczna, spawanie i obróbka cieplna, uzależnione są w pewnym stopniu od mikrostruktury wyjściowej materiału. Uzależnienie to polega na podatności materiału do zabiegu, jak i na jego wynikach. Podatność materiału do określonego zabiegu jest ważną cechą technologiczną, będącą wynikiem zespołu właściwości, wśród których znaczącą rolę odgrywa mikrostruktura.

Podatność do obróbki skrawaniem, tzw. skrawalność, jest określona: trwałością ostrza, oporem skrawania, gładkością powierzchni obrobionej oraz postacią wióra. Najczęściej skrawalność ocenia się trwałością ostrza, tj. czasem pracy narzędzia w umownych warunkach (rodzaj obróbki, prędkość skrawania, przekrój warstwy skrawanej) do stępienia ostrza.

Skrawalność zależy od wytrzymałości i twardości oraz od ciągliwości materiału Pogarszają ją zarówno duża wytrzymałość i twardość jak i duża ciągliwość Przyjmuje się, że granicą skrawalności narzędziami konwencjonalnymi (ze stali narzędziowych) jest twardość 350 -f- 400 HB. Z tego powodu materiały takie jak żeliwo białe lub stal zahartowana są źle skrawalne.

Struktury jednofazowe są na ogół źle skrawalne. Powodem może być nadmienia ciągliwość materiału utrudniająca w procesie formowania wióra pękanie i oddzielanie warstwy skrawanej od podłoża. Przykładem takiego materiału jest aluminium, którego skrawanie wymaga narzędzi o specjalnej geometrii ostrza. Jeszcze gorszą skrawalność ma jednofazowa struktura podlegająca silnemu umocnieniu odkształceniowemu. Odkształcenie warstwy powierzchniowej, towarzyszące procesowi tworzenia się wióra, powoduje znaczne powiększenie twardości materiału - bezpośrednią przyczynę złej skrawalności. Przykładem tak zachowującego się materiału jest stal austenityczna.

Struktury dwufazowe przeważnie są lepiej skrawalne, zwłaszcza jeżeli fazy składowe różnią się twardością. Optymalną skrawalnością odznacza się materiał, w którego strukturze ciągłość plastycznej osnowy przerywają wtrącenia drugiej fazy bardzo miękkiej lub kruchej. Taka struktura zapewnia dobre warunki tworzenia się i oddzielania wióra od powierzchni skrawanej. Materiałem spełniającym pierwszy i wymienionych warunków jest żeliwo szare, zaliczane do najlepiej skrawalnych materiałów. Ciągłość osnowy (ferrytu lub perlitu¹*) poprzerywana drobnymi, równomiernie rozłożonymi wtrąceniami grafitu, o pomijalnej wytrzymałości i twardości, zapewnia dobre warunki tworzenia się i oddzielania wióra (kruchy, łamliwy). Materiałem spełniającym drugi z wymienionych warunków jest stal średniowęglowa. Ciągłość miękkiej osnowy ferrytycznej przerywają płytkowe lub lepiej kulkowe wtrącenia twardego i kruchego cementytu. Skrawalność stali o takiej strukturze wyraźnie pogarsza wzrost dyspersji cementytu, ponieważ towarzyszy jej powiększanie się twardości materiału. Dlatego przy stałej zawartości węgla skrawalność struktury sferoidytu jest lepsza niż struktury perlitu, ponieważ ta pierwsza ma mniejszą twardość.

Pozytywny wpływ na skrawalność stali o powiększonej zawartości siarki i fosforu (stale automatowe), analogicznie jak dodatku ołowiu do brązów i mosiądzów (mosiądze automatowe), polega na przerywaniu ciągłości struktury stopu drobnymi, miękkimi wydzieleniami odpowiednio siarczków lub ołowiu.

Wreszcie skrawalność licznych materiałów polepsza się ze wzrostem wielkości ziarna, co tłumaczy pewne zmniejszenie twardości. Z tego powodu w uzasadnionych przypadkach np. stal poddaje się obróbce cieplnej, mającej na celu wywołanie rozrostu ziarna i polepszenie tym samym skrawalności.

W materiałach dwu- lub wielofazowych skrawalność wyraźnie pogarsza pasmo-wość struktury. Rozciągnięte pasmowo wydzielenia twardych i kruchych faz, np. węglików w stali, pogarszają skrawalność, powodując przy tym szybkie tępienie się narzędzia skrawającego.

Ważną cechą technologiczną materiału jest podatność do obróbki plastycznej. Wobec różnorodnych sposobów obróbki plastycznej, trudno jest mówić o podatności w ogóle. Bowiem inne wymagania stawia materiałowi walcowanie lub kucie, ciągnienie lub tłoczenie.

Przeróbka plastyczna na gorąco (walcowanie, kucie), której poddaje się najczęściej stal,, nie stawia szczególnych wymagań w zakresie struktury. Temperatura zabiegu (1300 •*- 900°C) zapewnia stali, bez względu na strukturę wyjściową (w temperaturze otoczenia), w zasadzie jednofazową strukturę austenityczną, ewentualnie ze śladami drobnych wtrąceń nie rozpuszczonych węglików. Stal o takiej strukturze jest dostatecznie ciągliwa i łatwo odkształcalna, pod warunkiem, iż nie wykazuje kruchości na gorąco.

Wada kruchości na gorąco jest wywołana działaniem siarki, zwłaszcza w obecności niklu, Wobec pomijalnej rozpuszczalności w ferrycie i austenicie siarka występuje Praktycznie tylko w postaci siarczków FeS (temperatura topnienia 1190°C) i ewen-

"Traklowanic osnowy perlitycznej jako Jazy" jest uproszczeniem, nie zmieniającym jednak ^snoid przytoczonego rozumowania.