LABORATORIUM METALOZNAWSTWA |
WYDZIAŁ MECHANICZNY |
|||
Grupa F Zespół 3 |
Wpływ zawartości węgla i obróbki cieplnej na strukturę i własności mechaniczne stali węglowych |
|||
|
||||
Data:
|
data |
ocena |
podpis |
1.CEL ĆWICZENIA.
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z wpływem zawartości węgla w stali na strukturę i twardość stali w stanie wyżarzonym i w stanie po hartowaniu.
2.PRZEBIEG ĆWICZENIA.
W naszym doświadczeniu do badania użyliśmy następujących próbek stali:
próbka pierwsza - stal 15 - zawierająca 0,15% C , ∅ 25 mm
próbka druga - stal 45 -zawierająca 0,45 % C , ∅ 30 mm
próbka trzecia - stal N9E - o zawartości 0,9 C , ∅ 26 mm
Na próbkach wykorzystanych w naszym ćwiczeniu wykonaliśmy zgłady metalograficzne , następnie wytrawiliśmy je nitalem aby poddać je obserwacji mikroskopowej w celu zaobserwowania ich struktur.
Oto wyniki naszych obserwacji:
S15 S45 N9E
1
Po zaobserwowaniu struktur zmierzyliśmy twardość próbek na twardościomierzu Rokwella (skala D,gdzie penetratorem był stożek , obciążenie wynosiło100 KG).
Wyniki twardość dla poszczególnych próbek były następujące:
BADANE STALE |
POMIARY TWARDOŚCI(HRD) |
ŚREDNIA WARTOŚĆ TWARDOŚCI(HRD) |
S15 |
13,16,14,20,22,18,19,20,21,21 |
18 |
S45 |
28,32,22,26,27,25,33,32,26,27 |
28 |
N9E |
31,31,30,34,38,33,34,35,36,34 |
34 |
Kolejnym etapem ćwiczenia było austenityzowanie próbek.
Próbki ze stali S15 oraz ze stali S45 austenityzowaliśmy w temperaturze 850 °C , natomiast próbkę N9E w temperaturze 770°C, w czasie 30 minut .Po austenityzowaniu zahartowaliśmy je w wodzie.
Po zahartowaniu wykonaliśmy zgłady metalograficzne i ponownie dokonaliśmy obserwacji mikroskopowej w celu zaobserwowania uzyskanych struktur z następującym wynikiem:
S15 S45 N9E
Wykonaliśmy także pomiar twardości próbek w stanie zahartowanym, otrzymując następujące wyniki:
BADANE STALE |
POMIARY TWARDOŚCI(HRD) |
ŚREDNIA WARTOŚĆ TWARDOŚCI(HRD) |
S15 |
53,49,55,54,49,52,56,48,52,49 |
52 |
S45 |
66,65,64,65,68,69,65,66,67,64 |
64 |
N9E |
68,68,64,69,68,65,68,69,68,69 |
68 |
3.WNIOSKI.
Próbka ze stali o zawartości 0,15% węgla. W stali węglowej nie hartowanej o takiej malej zawartości węgla struktura składa się z ferrytu (jasne pola) i perlitu (ciemne pola) którego jest znacznie mniej. Twardość stali przy tej zawartości węgla jest mała niż w pozostałych próbkach (o większej zawartości węgla) .
Gdy zawartość węgla zwiększy się do 0,45%C zmienia się twardość i struktura .Twardość wzrasta , natomiast w skład struktury wchodzą ferryt i perlit. Ich ilość w strukturze jest prawie równa.
Oglądając pod mikroskopem strukturę stali o zawartości 0,9% węgla zaobserwować można małą ilość ferrytu ,który występuje w postaci siatki na granicach ziaren perlitu, cementytu wtórnego. Twardość stali o zawartości 0,9% węgla jest największa. Twardość ta zwiększa się również wówczas gdy stal zostanie poddana hartowaniu.
W przypadku stali zahartowanej struktura ulega zmianie .Struktura stali N9E wygląda następująco : widoczne są jasne igły martenzytu na tle ciemnego austenitu szczątkowego.
3