Obróbka cieplna stopów żelaza

cz.1

oprac. Krzysztof Krzysztofowicz

Przemiany przy powolnym nagrzewaniu i chłodzeniu stali

Nagrzewanie stali eutektoidalnej (ok. 0,8%C)

Po przekroczeniu temperatury A

1

=727°C, następuje przemiana eutektoidalna

dwufazowego perlitu P w austenit γ(austenityzowanie) - P=(α+Fe

3

C)→ γ

A

3

A

cm

Cechy przemiany
-dyfuzyjna
- powolny przebieg
przemiany

Przebieg przemiany perlitu w austenit

a) ziarno perlitu -

płytki ferrytu α i płytki cementytu Fe

3

C

b)utworzenie zarodków austenitu (Fe γ ) w płytkach ferrytu α
c-

d) rozrost zarodków austenitu i stopniowe rozpuszczanie cementytu w austenicie

e) drobne ziarna austenitu

Cechy przemiany
-dyfuzyjna
- powolny przebieg przemiany
-

rozpuszczalność węgla w Feγ znacznie większe niż w Feα

-

powstały austenit charakteryzuje się niejednorodnym stężeniem węgla (wymaga

czasu na homogenizację/ujednorodnienie)

Ujednorodnienie (dyfuzyjne) skuteczniejsze w wyższej temperaturze, ale następuje
rozrost ziarna

-

skłonność stali do grubo i drobnoziarnistości

- blokowanie rozrostu ziarna (wydzielenia V, Ti, Nb

– stale

mikrostopowe)

Przebieg przemiany i zmiana wielkości ziarna

W przybliżeniu liniowa zmiana (rozrost) wielkości ziarna wraz ze wzrostem
temperatury
Wykorzystywana przy rozdrabnianiu ziarna stali

Przemiana austenitu w perlit przy chłodzeniu

Przemiana austenitu w perlit przy powolnym chłodzeniu (studzeniu) stali :

•po przekroczeniu temperatury A1 na granicach ziaren austenitu powstają zarodki
cementytu,
•zarodki cementytu rozrastają się w głąb ziaren austenitu, tworząc płytki
prostopadłe do granic ziaren,
•austenit otaczający płytki cementytu ubożeje w węgiel i przemienia się w ferryt w
postaci płytek po obu stronach cementytu,
•nadmiar węgla z powstającego ferrytu dyfunduje do otaczającego go austenitu, co
umożliwia tworzenie się nowych zarodków cementytu.

Drobne ziarna austenitu –

drobnoziarnisty perlit

Grube ziarna austenitu -

gruboziarnisty perlit

Wielkość płytek perlitu
Powolne chłodzenie – perlit o małym

stopniu dyspersji („grubsze” płytki,
wyraźnie widoczne pod
mikroskopem świetlnym)

Szybkie chłodzenie – perlit o dużym

stopniu dyspersji (drobniejsze płytki
ze względu na wzrost ilości
zarodków cementytu, obniżenie
temperatury przemiany)

Duży stopień dyspersji –
większa twardość i
wytrzymałość

Obróbka cieplna – definicje i wprowadzenie

Obróbka cieplna – zespół zabiegów technologicznych polegających na
nagrzaniu przedmiotu do wymaganej temperatury, wytrzymaniu w niej przez
określony czas i chłodzeniu z zadaną prędkością w celu wywołania zmian
struktury zapewniających uzyskanie odpowiednich właściwości mechanicznych.

Wyżarzanie

Bez przemiany
fazowej

Z przemianą
fazową

Wyżarzanie

Wyżarzanie to operacja polegająca na nagrzaniu stali do odpowiedniej
temperatury i wytrzymaniu w tej temperaturze oraz wolnym chłodzeniu w celu
uzyskania struktur zbliżonych do stanu równowagi.
-ujednoradniające –wlewki stalowe, jednorodnośd składu chemicznego
-normalizujące – uzyskanie jednorodnej, drobnoziarnistej struktury
-zupełne – podobnie jak normalizujące ale dla stali stopowych (tu chłodzenie

bardzo wolne – z piecem)

-sferoidyzujące –uzyskanie sferoidytu (cementytu kulkowego w osnowie ferrytu) –

dobra skrawalnośd i podatnośd na odkształcenie plastyczne, dla stali
nadeutektoidalnych – przed hartowaniem

-rekrystalizujące – elementy stalowe po zgniocie na zimno (odkształcone

plastycznie), często jako międzyoperacyjne podczas walcowania

-odprężające – usunięcie naprężeo odlewniczych, spawalniczych lub cieplnych,

często - sezonowanie