18.05.2016 SiMR Godzina: 12:00
Sprawozdanie
Obróbka cieplna stali konstrukcyjnej
(ulepszanie cieplne)
1. Cel ćwiczenia
Zapoznanie się z obróbką cieplną stali. Zmierzenie różnic twardości stali: zahartowanej w
wodzie, w oleju oraz w oleju i odpuszczonej wysoko.
2. Wstęp teoretyczny :
Obróbka cieplna jest to proces technologiczny, w wyniku którego zmieniają się własności
mechaniczne i fizykochemiczne metali oraz stopów. Wykorzystuje on przemiany aktywowane
cieplnie, jakie zachodzą w metalach, do osiągnięcia przez nie wymaganych przez nas
właściwości . Warunkiem stosowanie obróbki cieplnej jest posiadanie przez składniki
materiału zmiennej rozpuszczalności w stanie stałym.
Ulepszanie cieplne jest jednym jedną ze stosowanych obróbek cieplnych polega na
przeprowadzeniu kolejno po sobie dwóch operacji: hartowania i wysokiego odpuszczania.
Hartowanie jest procesem polegającym na doprowadzeniu do zajścia w materiale przemiany
martenzytycznej, a następnie schłodzeniu go w krótkim czasie aby nie nastąpił w nim rozrost
ziarn i struktura pozostała bez zmian. W wyniku tego procesu w materiale powstaje również
austenit szczątkowy jest on bardzo niekorzystną strukturą opóz
niajÄ…cÄ… przemianÄ™ austenitu w
martenzyt, powoduje on również w materiale hartowanym duże naprężenia, które mogą
doprowadzić do pęknięcia materiału podczas procesu hartowania.
Odpuszczanie jest procesem polegającym na nagrzaniu materiału poddanego hartowaniu do
temperatury niższej od temperatury przemiany alotropowej , a następne schłodzenie go w celu
otrzymania struktury bardziej stabilnej, mniej twardej i kruchej, a zamiast tego bardziej
plastycznej. Powoduje ona obniżenie naprężeń w przedmiocie poprzez przeistoczenie
struktury tetragonalnej martenzytu w martenzyt odpuszczony, oraz wyeliminowanie austenitu
szczątkowego, który ulega przemianie w martenzyt.
3. Przebieg ćwiczenia:
Do przeprowadzenia ćwiczenia zostało przygotowane identycznych 10 próbek stali, które
następnie zostały poddane obróbce cieplnej 6 z nich zostało zahartowanych, 2 schładzały się
na powietrzu, a pozostałe nie zostały wystawione działanie temperatury.
Próbki, które zostały wystawione na działanie temperatury zostały wyżarzone w temperaturze
830 (Cº) przez okoÅ‚o 15 minut. A nastÄ™pnie schÅ‚odzone w różnych oÅ›rodkach:
" 4 zostały schłodzone w oleju
" 2 zostały schłodzone w wodzie
" 2 ochładzały się na powietrzu
Następnie 2 z próbek schładzanych w oleju zostały poddane odpuszczaniu wysokiemu w
temperaturze 500(Cº) przez ok. 30 minut.
Po odczekaniu na wystygnięcie próbek zostały one zbadane przy użyciu twardościomierzy z
zakończeniem o diamentowym stożku, w celu oceny ich twardości, oraz zbadania jaki wpływ
miały wcześniejsze czynności na osiągnięte właściwości.
Tabela pomiarów twardości w skali HRC
Stal 1. pomiar 2. pomiar Średnia pomiarów
Normalizowana 25 26 26
Zahartowana w
63 60 62
wodzie
Zahartowana w
55 58 57
oleju
Zahartowana w
oleju i 36 39 38
odpuszczona
Dostawy 25 20 23
4. Wnioski
Stal zahartowana w wodzie ma największa twardość, ponieważ szybkość stygnięcia stali jest
najszybszy w tym środowisku. Dzięki temu wytwarza się najmniejsza ilość austenitu
szczątkowego, przez co stal jest twardsza od pozostałych mierzonych. Różnica w stali
zahartowanej w oleju, a zahartowanej w oleju i odpuszczonej, jest duża. Wynika to stąd, że
podczas odpuszczania ziarna powiększają się i zmniejsza się udział struktury martenzytycznej
w stali. Stal normalizowana ma niewiele większą twardość od stali dostawy, ponieważ długo i
powoli stygła na powietrzu, przez co struktura martenzytyczna wytworzyła się w niewielkim
stopniu.