Wady i kontrola jakości obróbki

cieplnej

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

1. Ogólne zasady kontroli jakości

obrabianych cieplnie wyrobów

Nowoczesna kontrola jakości obejmuje:
 Kontrolę jakości półwyrobów

hutniczych w stanie dostawy,

 Kontrolę profilaktyczną urządzeń i

aparatury,

 Kontrolę wyrobów po obróbce cieplnej.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Kontrola półwyrobów w stanie dostawy

powinna obejmować:

• jakość metalurgiczną (skład chemiczny;

zawartość gazów: wodoru, azotu i
tlenu; charakter i rozmieszczenie
wtrąceń niemetalicznych; odporność na
rozrost ziarn austenitu; hartowność),

• mikrostrukturę i twardość.

Kontrola jakości półwyrobów hutniczych

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Kute i walcowane półwyroby hutnicze ze stali

konstrukcyjnych podeutektoidalnych powinny

być poddane u dostawcy wyżarzaniu zupełnemu

lub normalizowaniu. Przy braku lub

niewłaściwym przebiegu tych operacji obróbki

cieplnej stal ma wadliwą mikrostrukturę

cechującą się występowaniem struktury

Widmanstattena i w związku z tym obniżoną

udarność i plastyczność. Ponadto struktura taka

wymaga dłuższych czasów austenityzowania

przed hartowaniem aby zapobiec pozostawania

w warstwie utwardzonej wydzieleń ferrytu.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Mikrostruktura stali konstrukcyjnych i

narzędziowych eutektoidalnych oraz
nadeutektoidalnch w stanie dostawy powinna
składać się z drobnych globularnych węglików
rozmieszczonych równomiernie w osnowie
ferrytycznej. Występowanie węglików pod
postacią siatki lub smug w stanie wyjściowym
powoduje zwiększenie skłonności do odkształceń
oraz znaczne obniżenie wytrzymałości i
plastyczności w stanie zahartowanym.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

W stanie dostawy zaleca się kontolowanie

grubości warstwy odwęglonej odkuwek i

prętów gorącowalcowanych. Pozostałości

warstwy odwęglonej na powierzchniach

podlegających hartowaniu lub azotowaniu są

powodem braku wymaganej lub

nierównomiernej twardości. Nierównomierne

względnie niesymetryczne usunięcie warstwy

odwęglonej wywołuje znaczne zmiany

wymiarowe, a nawet jest powodem

powstawania pęknięć hartowniczych.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

W stalach narzędziowych ledeburytycznych

zwłaszcza przy grubości przekroju prętów
walcowanych lub odkuwek powyżej ok. 40
mm należy kontrolować stopień segregacji
węglików. Nadmierna segregacja jest
powodem zwiększenia skłonności stali do
pęknięć i odkształceń podczas obróbki
cieplnej i obniża wydatnie trwałość
eksploatacyjną narzędzi.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Jednym z bardzo istotnych elementów

profilaktycznej kontroli jest z góry
zaplanowanie sprawdzania w
ustalonych okresach czasu aparatury,
zwłaszcza regulatorów i rejestratorów
temperatury i potencjałów węglowych
czy azotowych.

Kontrola profilaktyczna urządzeń,
aparatury i materiałów
pomocniczych

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

W grupie innych czynników wymagających

rygorystycznego dozoru są: gazy stosowane
do wytwarzania atmosfer, oleje hartownicze,
gazy stosowane do chłodzenia, paczenie się
armatury i przyrządów, szczelność pokryw i
drzwi, czystość i sprawność zaworów,
szczelność instalacji wodnej,
pneumatycznej, gazowej i olejowej, stan i
częstotliwość wymiany filtrów, czystość
styków elektrycznych, stan palników.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Do najważniejszych przyczyn otrzymywania

zbyt niskiej twardości można zaliczyć:

• Niedogrzanie podczas austenityzowania

przed oziębianiem,

• Użycie ośrodka chłodzącego o zbyt małej

zdolności chłodzącej,

• Brak dostatecznie równomiernego i

intensywnego ruchu ośrodka chłodzącego

względem oziębianych przedmiotów,

Wady hartowania i odpuszczania

Niewłaściwa twardość i miękkie plamy

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

• Zastosowanie stali o zbyt małej

hartowności,

• Występowanie odwęglenia na całej

powierzchni lub na jej części,

• Zastosowanie zbyt wysokiej

temperatury lub zbyt długiego
czasu odpuszczania.

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

• Zbyt powolne chłodzenie od temperatury

wysokiego odpuszczania – występowanie tzw.
kruchości odpuszczania. Zastosowanie
chłodzenia w wodzie lub oleju zapewnia wzrost
udarności,

• Obniżona jakość metalurgiczna stali –

nadmierne zagazowanie, podwyższona ilość lub
niekorzystne rozmieszczenie zanieczyszczeń
niemetalicznych, zawartość w stali
pierwiastków segregujących na granicach ziarn,

Obniżona udarność

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

• Przegrzanie w czasie hartowania lub

podczas wstępnej obróbki cieplnej
względnie obróbki plastycznej na gorąco.
Objawem przegrzania jest gruboziarnistość
wykrywana na zgładach i na przełomach
zahartowanej stali.

• Dwukrotne hartowanie bez

międzyoperacyjnego wyżarzania stali
szybkotnących prowadzące do powstania
tzw. przełomu naftalenowego

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

• Występowanie zgorzeliny na powierzchni

obrobionego cieplnie przedmiotu – atmosfera
utleniająca w piecu przy austenityzowaniu lub
przy wysokim (średnim) odpuszczaniu,
zetknięcie się nagrzanego przedmiotu z
powietrzem po wyjęciu z pieca, niedostateczna
jakość gazów chłodzących,

• Wżery w postaci ubytków materiału na

powierzchni przedmiotu w postaci punktów,
nieregularnych plam, pasm – obecność
dwutlenku siarki w atmosferze pieca.

Utlenienie lub wżery na powierzchni

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Nierównomierne lub równomierne zmiany wymiarowe

przedmiotów po obróbce cieplnej – oddziaływanie naprężeń

własnych powstałych w wyniku nierównomiernego grzania i

chłodzenia oraz zachodzących przemian fazowych. Zmiany

te potęgują naprężenia pozostające w materiale po odlaniu i

po obróbce plastycznej na gorąco, oraz wprowadzone w

wyniku obróbki skrawaniem, pasmowość i włóknistość

struktury, karby strukturalne. Zapobieganie: obniżenie

temperatury hartowania i szybkości chłodzenia, hartowanie

w prasach lub przyrządach, hartowanie stopniowe lub

izotermiczne, stosowanie stali o większej hartowności,

wyższa jakość metalurgiczna stali, stosowanie wyżarzania

odprężającego przed operacją hartowania.

Odkształcenia i paczenie się

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Pęknięcia hartownicze przebiegają zazwyczaj wzdłuż

linii łamanej lub zakrzywionej, rozpoczynają się w

miejscu występowania zmian przekroju, otworów,

podcięć lub innych karbów konstrukcyjnych. Głębokość

pęknięć hartowniczych jest na ogół duża i zawiera się

w granicach kilku lub kilkudziesięciu milimetrów. Na

nietrawionym zgładzie pęknięcia mają wygląd rys

przebiegających przeważnie po granicach ziarn, a

zakończenie tych pęknięć w głębi materiału tworzy

zawsze bardzo ostry kąt.

Pęknięcia hartownicze tworzą się przy oziębianiu w

czasie zachodzenia przemiany martenzytycznej lub po

oziębieniu w przerwie między hartowaniem i

odpuszczaniem.

Pęknięcia hartownicze

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Wady i kontrola jakości obróbki cieplnej

Powstawaniom pęknięć hartowniczym sprzyjają:
• Stosowanie zbyt wysokiej temperatury austenityzowania,
• Przedłużenie przerwy między hartowaniem i

odpuszczaniem.

• Zbyt gwałtowne nagrzewanie do temperatury

odpuszczania,

• Występowanie na powierzchni przedmiotu ostrych

podcięć, grubych, głębokich śladów od cechownika,

• Odwęglenie powierzchniowe,
• Nieodpowiednia jakość metalurgiczna stali – nadmierne

zanieczyszczenie wtrąceniami niemetalicznymi, znaczna

segregacja węgla, rzadzizny, zawalcowania i zakucia,

zbyt wysoka zawartość gazów