Grupa 

 

15 IMiR 

 

Data 

2011.03.03

 

Imię i nazwisko

 

Mariusz Wojtyczka

 

Prowadzący 

Dr inż. Robert 

Dąbrowski 

godz.  17.30 

Numer 

ćwiczenia

 

4

 

Temat ćwiczenia 

Obróbka cieplna stali

 

Ocena 

 
 

Cel:

 

Zbadanie wpływu obróbki cieplnej na twardość stali konstrukcyjnej niestopowej C45 

 
 

Opis ćwiczenia: 

 

1.) Pomiar twardości próbek  ze stali konstrukcyjnej niestopowej 45C aparatem Rockwell’a przy użyciu 
penetratora półkulistego (skala B). 

2.)  Ustalenie 

właściwej temp. hartowania dla danej próbki stali. 

3.) Nagrzanie próbek do odpowiednich temp., a następnie zahartowanie ich w wodzie. 
4.)  Pomiar twardości próbek nr 1, 2, 3   jak w pkcie 1.               
5.) Odpuszczenie próbek nr 3, 4,5 z chłodzeniem na powietrzu: 
6.) Pomiar twardości próbek nr 3, 4, 5  jak pkcie 1. 

 

Tabela z wynikami 

 
 

 

 

Wykres zależności twardości próbek od temp. 

hartowania.

 

 

 

 

Wykres zależności twardości próbek od temp. 

odpuszczania.

 

 

150

250

350

450

550

650

650

750

850

0

100

200

300

400

500

600

700

300

500

650

Nr 

próbki 

Twardość (HB) 

Wyjściowa 

Parametry austenityzacji i hartowania 

Twardość (HB) 
po hartowaniu 

Parametry odpuszczania 

Twardość (HB) 
po odpuszczaniu 

1 

153 

T

a

=650

O

C/15min/H

2

O 

176 

- 

- 

2 

153 

T

a

=750

O

C/15min/H

2

O 

234 

- 

- 

3 

153 

T

a

=850

O

C/15min/H

2

O 

621 

 

635 

T

o

=300

O

C/20min/powietrze 

470 

4 

153 

T

a

=850

O

C/15min/H

2

O 

635 

T

o

=500

O

C/20min/powietrze 

322 

5 

153 

T

a

=850

O

C/15min/H

2

O 

650 

T

o

=650

O

C/20min/powietrze 

242 

6 

153 

T

a

=650

O

C/15min/powietrze 

179 

- 

- 

 

 

Struktury stali węglowych  

W temperaturze otoczenia, w zależności od zawartości węgla, struktury stali węglowych   

są następujące: 

  Stale o zawartości do 0,77% C noszą nazwę stali podeutektoidalnych. Ich struktura składa się z dwóch 

składników, a mianowicie ferrytu i perlitu, przy czym w miarę wzrostu zawartości węgla w stali 

wzrasta zawartość perlitu w strukturze. 

  Stal o zawartości 0,77% węgla ma strukturę perlityczną i nosi nazwę stali eutektoidalnej.  

  Stale o zawartości 0,77-2,06% węgla nazywają się stalaminadeutektoidalnymi i mająstrukturę 

składającą się z perlitu i cementytu wtórnego. W miarę wzrostu zawartości węgla, wzrasta ilość 
cementytu w strukturze. 

 

 
Hartowanie  stali

-

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  martenzytyczne  polega  na  austenityzowaniu  z  następującym  szybkim 

ochłodzeniu w jednym ośrodku w celu uzyskania struktury maternzytycznej.  
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.  

 
Odpuszcznie

- odpuszczanie polega na nagrzewaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury 

leżącej poniżej A

c

1, co prowadzi do odprężenia materiału(usuniecie 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 powstałe w wyniku odpuszczenia 

niskie  (temp. 150 - 350 

C)                     

martenzyt niskoodpuszczony 

średnie (temp. 350 - 500  

C)                  

martenzyt średnioodpuszczon 

wysokie (temp. >500   

C)                       

sorbit

(ferryt z drobnymi węglikam-cementyt) 

 

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.  
 

 
 
Wnioski- 

z 

powyższych danych wynika, że na własności stali możemy wpływać nie tylko poprzez zmianę 

składu chemicznego, lecz także poprzez obróbkę cieplną. Temperatury w jakich ją przeprowadzamy, czyli temp.  

hartowania i odpuszczania mają duży wpływ na twardość  stali. Przy hartowaniu należy stal nagrzewać powyżej 
temp. A

c3

 p

owyżej której ferryt i perlit przechodzą w austenit, a następnie przy chłodzeniu w martenzyt, który 

powoduje dużą twardość stali. Nagrzanie stali poniżej tej temp. nie powoduje tak dużego wzrostu twardości. 

Natomiast dpuszczanie w zbyt dużej temp. powoduje obniżenie twardości.