Grupa ImiÄ™ i nazwisko ProwadzÄ…cy
15 IMiR
Dr inż. Robert
Mariusz Wojtyczka
DÄ…browski
Data
2011.03.03
Numer Temat ćwiczenia Ocena
godz. 17.30
ćwiczenia
Obróbka cieplna stali
4
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
Nr Twardość (HB) Parametry austenityzacji i hartowania Twardość (HB) Parametry odpuszczania Twardość (HB)
próbki Wyjściowa po hartowaniu po odpuszczaniu
1 153 Ta=650OC/15min/H2O 176 - -
2 153 Ta=750OC/15min/H2O 234 - -
3 153 Ta=850OC/15min/H2O 621 To=300OC/20min/powietrze 470
635
4 153 Ta=850OC/15min/H2O 635 To=500OC/20min/powietrze 322
5 153 Ta=850OC/15min/H2O 650 To=650OC/20min/powietrze 242
6 153 Ta=650OC/15min/powietrze 179 - -
650
700
600
550
500
450
400
300
350
200
250
100
150
0
650 750 850
300 500 650
Wykres zależności twardości próbek od temp. Wykres zależności twardości próbek od temp.
hartowania. odpuszczania.
Struktury stali węglowych
W temperaturze otoczenia, w zależności od zawartości węgla, struktury stali węglowych
są następujące:
·ð Stale o zawartoÅ›ci do 0,77% C noszÄ… nazwÄ™ stali podeutektoidalnych. Ich struktura skÅ‚ada siÄ™ z dwóch
składników, a mianowicie ferrytu i perlitu, przy czym w miarę wzrostu zawartości węgla w stali
wzrasta zawartość perlitu w strukturze.
·ð Stal o zawartoÅ›ci 0,77% wÄ™gla ma strukturÄ™ perlitycznÄ… i nosi nazwÄ™ stali eutektoidalnej.
·ð Stale o zawartoÅ›ci 0,77-2,06% wÄ™gla nazywajÄ… siÄ™ stalaminadeutektoidalnymi i majÄ…strukturÄ™
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 Ac1, 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
martenzyt niskoodpuszczony
niskie (temp. 150 - 350 °ðC)
martenzyt średnioodpuszczon
Å›rednie (temp. 350 - 500 °ðC)
sorbit(ferryt z drobnymi węglikam-cementyt)
wysokie (temp. >500 °ðC)
W wyniku odpuszcznia zanika pozostały po hartowaniu austenit szczątkowy oraz powstają kruchości: I i II
rodzaju. Pierwsza z nich wystÄ™puje we wszystkich stalach po odpuszczeniu ich w temp. powyżej 300 °ðC i jest
ona nieodwracalna. Natomiast kruchość drugiego rodzaju wystÄ™puje przy odpuszczaniu powyżej 500 °ðC 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. Ac3 powyżej 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.