Metaloznawstwo – ćwiczenia laboratoryjne

ATH, Zakład Inżynierii Materiałowej
Dr inż. Izabella Rajzer

Strona 1

ISTRUKCJA WYKOAIA ĆWICZEIA: ULEPSZAIE CIEPLE STALI

Aparatura:

Mikroskop metalograficzny, piec, twardościomierz Rockwella, szlifierka, polerka, wiaderka z
cieczami chłodzącymi.

Hartowanie jest to zabieg cieplny, na który składają się dwie następujące po sobie operacje:
1) Nagrzanie powyżej temperatury przemiany: Ac

3

+ (30°C - 50°C) z wygrzaniem w tej

temperaturze,
2) Szybkie chłodzenie w wodzie lub oleju.

Hartowanie ma na celu otrzymanie struktury martenzytycznej lub też pośredniej
bainitycznej, a przez to zwiększenie twardości. Cechą charakterystyczną stali zahartowanej
jest wysoka twardość, wytrzymałość na rozciąganie i sprężystość, przy jednocześnie
zmniejszonym wydłużeniu i udarności. Stal zahartowana jest twarda i krucha. W celu
polepszenia własności plastycznych i jednocześnie w celu usunięcia naprężeń powstałych
podczas hartowania stosuje się odpuszczanie.

Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali zahartowanej do pewnej temperatury, niższej niż
Ac

1

, wygrzaniu w tej temperaturze i następnym wolnym lub szybkim chłodzeniu. Wysokość

temperatury odpuszczania dobiera się w zakresie 150 – 650 °C, w zależności od własności,
jakie chce się uzyskać.

Ćwiczenie nr 1: HARTOWAIE

CEL: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadniczymi czynnościami obróbki cieplnej
przy hartowaniu i odpuszczaniu stali węglowej.

Zadania do wykonania:

1). Dobrać dla próbek stali węglowej 0,4 % C z wykresu Fe – Fe

3

C odpowiednią temperaturę

hartowania.
2). Obliczyć CZAS GRZAIA próbek:

Tg = Tn + Tw

(1)

gdzie:
Tn - czas nagrzewania;
Tw – czas wygrzewania

a) CZAS AGRZEWAIA

Tn = g · t

j

· k

0

(2)

g – średnica/grubość próbki;
t

j

– jednostkowy czas nagrzewania (patrz tabela 1);

k

0

– współczynnik ułożenia wsadu w piecu (patrz tabela 2).

Metaloznawstwo – ćwiczenia laboratoryjne

ATH, Zakład Inżynierii Materiałowej
Dr inż. Izabella Rajzer

Strona 2

Na czas nagrzewania wpływają następujące czynniki:

• temperatura nagrzewania,
• przewodnictwo cieplne grzanego materiału,
• kształt przedmiotu,
• rodzaj pieca,
• sposób ułożenia przedmiotów w piecu.

b) CZAS WYGRZEWAIA (patrz tabela 3).

3). Pobrać, zmierzyć, zważyć oraz oznaczyć próbki do badań,
4). Zbadać twardość próbek przed hartowaniem,
5). Podgrzać piec do wymaganej temperatury hartowania,
6). Przeprowadzić hartowanie: dla próbki oznaczonej 1 – w oleju, dla próbek 2,3,4 – w
wodzie (z solą).

Uwaga:

• przy obsłudze pieców używać sprzęt ochrony osobistej: fartuch ochronny, rękawice

hartownicze, kleszcze kowalskie,

• po zanurzeniu próbki w ośrodku chłodzącym (olej, woda) należy przez około 60 ÷ 90

sekund poruszać próbkę tak, aby przez cały czas stykała się z nienagrzaną warstwą
cieczy chłodzącej.

7). Jedną z próbek zahartowanych w wodzie odpuścić w temperaturze 200°C, a drugą w
temperaturze 600°C, czas grzania 1 godzina.

8). Po przeprowadzeniu obróbki cieplnej (na następnych ćwiczeniach), zważyć i zmierzyć
próbkę, wyrównać powierzchnię próbek na szlifierce i zmierzyć twardość na
twardościomierzu Rockwella. Obliczyć wartość średnią z trzech pomiarów.

9). Zbadać twardość próbek po odpuszczaniu.

Ćwiczenie nr 2: STRUKTURY STALI PO HARTOWAIU I ODPUSZCZAIU

CEL: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi strukturami oraz
własnościami stali węglowej po hartowaniu i odpuszczaniu.

Zadania do wykonania:

1. Przygotować próbki do obserwacji mikroskopowych (przygotowanie zgładu),
2. aszkicować zaobserwowaną mikrostrukturę materiału. Opisać zauważone szczegóły
mikrostruktury badanego materiału (m.in. wyróżnić występujące fazy). Podać powiększenie
przy którym został wykonany szkic.
3. Zrobić zdjęcia mikroskopowe próbek po obróbce cieplnej.
4. Obliczyć zawartość węgla w stali po hartowaniu i odpuszczaniu.