Stal konstrukcyjna to stal używana do budowy konstrukcji stalowych, części urządzeń oraz maszyn wykorzystywanych w standardowych warunkach. Dopiero gdy konstrukcja lub element urządzenia pracuje w trudnych lub ekstremalnych warunkach atmosferycznych, wytężeniowych lub cieplnych, powinno się stosować stale specjalne.

 

Do stali specjalnych zalicza się stal 55, z której konstruuje się doskonałe stale konstrukcyjne na osie, wrzeciona, walce, wirniki średnioobciążone i odporniejsze na ścieranie.

 

 

Nr próbki 2.1

 

Próbka przedstawia stal 55 po hartowaniu martenzytycznym zwykłym, podczas którego oziębienie prowadzi się w sposób ciagły z szybkością większą od szybkości krytycznej do temperatury niższej od Ms. Stal 55 jako przykład stali węglowej chłodzi się w wodzie.

Podczas hatrowania Fe-a z austenitu powstaje martenzyt, oraz austenit szczątkowy, wyodrębniający się w postaci ciasno upakowanych ziaren. Stale tak zahartowane mają dużą twardość zwykle 40-65 HRC w zależności od stężenia węgla, dużą wytrzymałośc i granicę plastyczności oraz małe właściwości plastyczne i udarne.

 

Nr próbki 2.5

W rdzeniu stali 55 można wyraźnie wyodrębnić dwie fazy składające się z dużych ziaren, przez co materiał cechuję się dużą energią wewnętrzną, przez co ma słabe właściwości wytrzymałościowe, inżynierskie. W wyniku hartowania indukcyjnego, powierzchniowego, można wyszczególnić fazę przejściową, której charakterystyczną strukturą jest mieszanina martenzytu i ferrytu. Powierzchnia zahatrowana składa się z głównie z martenzytu oraz wtrąceń austenitu szczątkowego.

Wyraźnie obserwuje się łagodne przejście od rdzenia, poprzez fazę przejściową do powierzchni zahartowanej, przez co stal uzyskuje większą wytrzymałość oraz mniejszą podatność na rozciąganie, ściskanie i zginanie.

Po procesie hatrowania stosuje się odpuszczanie, które ma na celu zmianę struktury i właściwości materiału w kierunku poprawy ciągliwości i zmieszenia kruchości kosztem obniżenia twardości oraz usunięcie występujących po hartowaniu naprężeń własnych.  

I. Wstęp

Stale spełniające normy PN45, PN55, PN60 to jakościowe stale konstrukcyjne na części maszyn i urządzeń średnio obciążone, o podwyższonej odporności na ścieranie, m.in. w przemyśle maszynowym, np. wały, osie, wrzeciona, wałki i koła zębate, tłoczyska, pierścienie; elementy maszyn i narzędzi rolniczych.

II. Próbka 2.1

Próbka 2.1 przedstawia stal 55, którą poddano hartowaniu martenzytycznym zwykłym, podczas którego oziębienie prowadzi się w sposób ciagły z szybkością większą od szybkości krytycznej do temperatury niższej od Ms. Stale tak zahartowane mają dużą twardość (w naszym wypadku wynosi ona 60HRC). Charakteryzują się dużą wytrzymałością i granicą plastyczności oraz stosunkowo małe właściwości plastyczne i udarność. Badana stal nie została poddana odpuszczaniu, stąd mogą pojawić się naprężenia powodujące mikropęknięcia, co jest niezwykle ważne podczas zastosowania stali konstrukcyjnych. Udział martenzytu w danej próbce wynosi ok. 95%.

III. Próbka 2.5

Hartowanie powierzchniowe polega na bardzo szybkim nagrzaniu warstwy wierzchniej przedmiotu do temp. austenityzowania i następnie szybkim chłodzeniu. Rozkład struktury ukazany na rysunku jest wynikiem ukształtowania się określonego rozkładu temperatury. Część nagrzewanej warstwy osiąga temp. wyższą od Ac3 (warstwa wierzchnia), część temp. między Ac1 a Ac3 (warstwa przejściowa) a pozostały obszar niższą od Ac1 (rdzeń). Uzyskujemy dzięki temu zwiększoną twardość i wytrzymałość zmęczeniową z zachowaniem plastyczności rdzenia oraz zmniejszenia odkształceń. Warstwa zahartowana ma grubość około 2mm.

Po procesie hartowania stosuje się odpuszczanie, które ma na celu zmianę struktury i właściwości materiału w kierunku poprawy ciągliwości i zmniejszenia kruchości kosztem obniżenia twardości oraz usunięcie występujących po hartowaniu naprężeń własnych. Dana próbka została poddana odpuszczaniu niskiemu.