Występujące struktury ze względu na stężenie
przemiany: bainityczna i martenzytyczna
temperatura austenityzowania
obróbka cieplna, zwykła
nagrzewanie, wyziębianie, wygrzewanie, chłodzenie
struktura
hartowanie zwykłe, powierzchniowe, objętościowe, martenzytyczne, bainityniczne ciągłe, stopniowe, izotermiczne
cel hartowania powierzchniowego
odpuszczanie (niskie, średnie, wysokie) + do czego stosujemy
utwardzanie cieplne
co jest przyczyną rozkładu struktury
szybkość krytyczna chłodzenia D50
wyżarzanie normalizujące, zupełne
stal gruboziarnista, drobnoziarnista
próby hartowanie NIE BĘDZIE
Występujące struktury ze względu na stężenie C (w temperaturze otoczenia)
Przy zawartości 0,008% (teoretycznie nie przekraczającej) występuje struktura ferrytyczna
Przy zawartości 0,008-0,02% na granicach norm ferrytu pojawiają się wydzielenia cementytu trzeciorzędowego. Takie stopy nazywane zwykle żelazem technicznym
Stale o zawartości do 0,8% 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 z
awartość perlitu w strukturze.
Stal o zawartości 0,8% węgla ma strukturę perlityczną i nosi nazwę stali eutektoidalnej
Stale o zawartości 0,8-2,06% węgla nazywają się stalami nadeutektoidalnymi i mają strukturę składającą się z perlitu i cementytu (wtórnego). W miarę wzrostu zawartości węgla wzrasta ilość (cementytu) w strukturze. Teoretycznie maksymalna zawartość (cementytu wtórnego) występuje w stali o granicznej zawartości węgla 2,06% i wynosi wtedy około 20%.
Struktura
Struktura ziarnista- składa się z równoosiowych ziaren oby faz w przybliżeniu jednakowej wielkości, rozmieszczonych w sposób statycznie nieuporządkowany.
Struktura płytkowa- złożona z różnej grubości płytek (perlit), składa się z przypadkowo zorientowanych pęków (kolonii) na przemian ułożonych płytek jednej i drugiej fazy.
Struktura kulkowa- składa się w przybliżeniu z jednakowej wielkości kulistych wydzieleń jednej fazy, rozmieszczonej równomiernie w ziarnistej osnowie drugiej.
Struktura iglasta - składa się z mniej lub więcej wyraźnych igieł jednej fazy rozmieszczonych w ziarnistej osnowie drugiej fazy.
Struktura dyspersyjna - składa się z bardzo drobnych wydzieleń jednej fazy (często fazy międzymetalicznej) równomiernie rozłożonych w osnowie ziarn drugiej fazy.
W większości wypadków celem hartowania jest uzyskanie wysokiej twardości i odporności na ścieranie.
Hartowanie zwykłe -polega na nagrzaniu przedmiotu hartowanego do zakresu austenitu, a następnie szybkim schłodzeniu w kąpieli chłodzącej, zwykle wodnej lub olejowej, poniżej temperatury początku przemiany martenzytycznej, aż do temperatury otoczenia. Szybkość chłodzenia powinna być dobrana tak, by nie nastąpiły odkształcenia hartownicze. Chłodzenie w wodzie jest bardziej intensywne niż w oleju.
Hartowanie stopniowe- Polega na nagrzaniu przedmiotu hartowanego, a następnie szybkiemu schłodzeniu w kąpieli chłodzącej, zwykle ze stopionej saletry, do temperatury nieco powyżej temperatury przemiany martenzytycznej i przetrzymaniu w tej temperaturze, by nastąpiło wyrównanie temperatur w całym przekroju przedmiotu. W drugiej fazie, już w kąpieli wodnej lub olejowej, następuje dalsze schładzanie, w celu uzyskania przemiany martenzytycznej. Zaletą tej metody jest uniknięcie naprężeń hartowniczych. Wymaga jednak dużej wprawy przy określaniu czasu kąpieli pośredniej.
Hartowanie izotermiczne- Jest hartowaniem, w którym nie zachodzi przemiana martenzytyczna. Nagrzany przedmiot utrzymuje się w kąpieli z roztopionej saletry lub ołowiu, w temperaturze powyżej początku przemiany martenzytycznej. Nazwa metody pochodzi od faktu, iż kąpiel zachowuje stałą temperaturę. W hartowaniu tego typu nie powstaje martenzyt, lecz następuje rozpad austenitu na inne fazy, np. bainit, dając stali własności podobne jak po hartowaniu z odpuszczaniem. Zaletą metody jest brak naprężeń hartowniczych, lecz jest ona procesem długotrwałym, niekiedy przeciągającym się do kilku godzin.
Hartowanie powierzchniowe - Metoda, w której nie nagrzewa się całego przedmiotu (hartowanie na wskroś), lecz tylko powierzchnię przedmiotu. W związku z tym tylko warstwa powierzchniowa podlega hartowaniu. Istnieje kilka metod hartowania powierzchniowego.
Cel hartowania powierzchniowego - Stosowane wszędzie tam, gdzie wymagane jest utwardzenie tylko fragmentów powierzchni przedmiotu.
temperatura austenityzowania. Wzrost temperatury austenityzowania powoduje rozrost ziaren austenitu i zmniejszenie w nim ilości dyslokacji oraz wydłużenie czasów przemian fazowych
ODPUSZCZENIE
a) niskie- 150- 250 °C, do narzędzi, stosuje się w celu usunięcia naprężeń hartowniczych z zachowaniem dużej twardości, wytrzymałości i odporności na ścieranie.
b) średnie - 250-500°C, do sprężyn, resorów, matryc. Prowadzi do niewielkiego spadku twardości przy zachowaniu dużej wytrzymałości i sprężystości.
c) wysokie - 500- 650°C, w celu uzyskania wysokiej wytrzymałości przy niskiej twardości
Utwardzalność-podatność stali do hartowania, wyrażona najwyższą twardością jaką można osiągnąć w wyniku hartowania
Utwardzanie cieplne - jest obróbką cieplną polegającą na połączeniu hartowania z niskim odpuszczaniem. Stosowana jest w celu m.in. zwiększenia twardości z jednoczesnym usunięciem naprężeń hartowniczych. Stosowane np. do polepszania własności narzędzi.
Rozkład struktury -
Krytyczna szybkość chłodzenia - najmniejsza prędkość chłodzenia, przy chłodzeniu z która otrzymujemy 100% martenzytu (nie występuje już troostyt lecz tylko martenzyt szczątkowy). Szybkość chłodzenia, przy której zaczyna pojawiać się martenzyt nazywamy dolną krytyczną szybkością chłodzenia. Krytyczna szybkość chłodzenia stali zależy nie tylko od zawartości składników stopowych, ale również od zawartości węgla.
Wyżarzanie zupełne - przeprowadzane w temperaturze 30÷50 °C powyżej linii GSE wykresu żelazo-węgiel temperatury przemiany austenitycznej. Polega na wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie powolnym schłodzeniu. Stosuje się je w celu uzyskania drobnoziarnistej struktury, zwykle do staliwnych odlewów.
Wyżarzanie normalizujące - wyżarzanie prowadzone w temp. austenityzowania, później dość szybkie ochłodzenie; usuwa naprężenia własne, pozwala uzyskać drobnoziarnistą strukturę
Wyżarzanie odprężające, wyżarzanie prowadzone w temp. niższej od temp. rekrystalizacji; zmniejsza naprężenia własne
Gruboziarnistość
Drobnoziarnistość