Hartowność stali

LABORATORIUM

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE W BUDOWIE MASZYN

ĆWICZENIE

NR 9,10

Temat ćwiczenia:

Hartowność stali

Grupa M11/I Ocena ze sprawdzianu:
  1. Skorygowane pytania kontrolne

  1. Od czego zależy utwardzalność stali?

Utwardzalność stali zależy od ilości węgla zawartego w stali.  Na rzeczywistą twardość po hartowaniu wywiera wpływ zarówno nasycenie martenzytu węglem (wynikające z zastosowanych parametrów austenityzacji) oraz zawartość  martenzytu w strukturze.

  1. Jak wpływa zmiana hartowności na krytyczną średnicę i krytyczną szybkość chłodzenia.

Wraz ze wzrostem hartowności wzrasta średnia krytyczna, a maleje szybkość krytyczna chłodzenia.

  1. Od czego zależy przehartowywalność stali?

Przehartowywalność stali zależy od składu chemicznego stali a także od jednorodności austenitu i wielkości ziarna przed chłodzeniem.

  1. Od czego zależy hartowność stali.

Zależy od:

- składu chemicznego stali,

- jednorodności austenitu

- wielkości ziarna austenitu

5. Od czego zależy twardość stali.

Twardość stali zależy przede wszystkim od nasycenia martenzytu węglem i udziału martenzytu w strukturze.

  1. Co przedstawia pasmo hartowności.

Jest to pewien rozrzut twardości w pewnej odległości dla pewnego rodzaju stali.

  1. Do wytopów odnosi się górna a do jakich dolna granica pasma hartowności.

Górna granica odnosi się do wytopów bogatych w pierwiastki stopowe, a dolna do tych o uboższej zawartości tych pierwiastków.

  1. Jak na hartowność  wpływa zawartość węgla w stali.

Zawartość węgla w stali podnosi jej hartowność.

  1. Jak na hartowność  wpływają pierwiastki stopowe w stali.

Pierwiastki stopowe( z wyłączeniem kobaltu) zwiększają hartowność.

10. Na jaki czynnik związany z hartownością wpływa wielkość ziarna stali.

Wielkość ziarna stali wpływa na średnią krytyczną.

  1. Obliczeniowa metoda wyznaczania hartowności stali

Pomoce: - Leksykon materiałoznawstwa, wyciągi z kart materiałowych, normy,
instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych.

Dla wskazanych w poniższej tabeli gatunków stali o wielkości ziarna nr 5 i nr 10 oraz minimalnego i maksymalnego poziomu stężenia węgla i pierwiastków stopowych obliczono średnice krytyczne: DI, D90 i D50 dla ośrodków idealny, woda, olej. Wyniki obliczeń przedstawiono tabelarycznie. Dokonano porównania wyników obliczeń z wartościami zamieszczonymi w stosownej karcie materiałowej.

Dane do obliczeń:

Grupa Gatunek stali wg PN-EN Gatunek stali wg PN
1 C 30 30
30 CrNiMo 8 30H2N2M
2 C35 35
34 CrMo 4 35HM

Tabela 1. Skład chemiczny badanych stali wg normy (Baza Leksykon Materiałoznawstwa)

Gatunek stali

wg PN-EN

Gatunek stali

wg PN

Skład chemiczny, (%)
poziom
C 30 30 min
max
30 CrNiMo 8 30H2N2M min
max

Wzory i wykresy, które posłużyły do obliczeń i odczytu wartości:

DI50 = DIC * k1 * k2 * k3 ...... * kn

gdzie:

DI50 - idealna średnica krytyczna stali stopowej przy założeniu występowania w osi pręta 50% martenzytu;

DIC - idealna średnica krytyczna stali węglowej o określonej zaw. węgla i wielkości ziarna, odnosząca się do 50% martenzytu w strukturze odczytana z wykresu:

k1 .... kn - mnożniki określające wpływ pierwiastków stopowych na zmianę hartowności stali odczytane z wykresu:

Tabela 2. Wyznaczone średnice krytyczna idealne stali węglowych, mnożniki pierwiastków stopowych i średnice krytyczna idealne stali

Stal %C ziarno Dic KMn KSi KCr KNi KMo Di50
C 30 min:0,27 10 10,3 1,7 1 1 1 1 20
5 14 25
max:0,34 10 11,5 2,25 1 1,35 1,15 1 40
5 16 55
30 CrNiMo 8 min:0,26 10 9,8 1,35 1 4 1,65 1,45 130
5 13,2 170
max:0,34 10 11,5 1,85 1 4 1,8 1,8 275
5 16 385

Wykres 1. Związek idealnych i rzeczywistych średnic krytycznych w zależności od intensywności hartowania H (wg Grossmanna).

Wykres 2. Zależność idealnych średnic krytycznych od przyjętego kryterium hartowności (zawartości martenzytu w osi pręta).

Tabela 3. Wyniki badania średnic krytycznych stali C 30 i 30 CrNiMo 8 wyznaczonych metodą obliczeniową z uwzględnieniem 2 wielkości ziarna oraz skrajnych stężeń węgla i pierwiastków stopowych

Stal Stężenie Pierwiastków ziarno Di50

D50/woda

H = 1,5

D50/olej

H = 0,4

Di90

D90/woda

H = 1,5

Di90/olej

H = 0,4

C 30 min 10 20 20 10 20 20 10
5 25 25 15 25 25 15
max 10 40 30 20 35 30 15
5 55 40 25 45 35 20
30 CrNiMo 8 min 10 130 110 85 95 85 45
5 170 150 120 125 115 75
max 10 275 245 215 205 185 155
5 385 346 255 290 260 205

- min. - dla najmniejszych zawartości C i pierwiastków stopowych.

- max. - dla maksymalnych zawartości C i pierwiastków stopowych

Wnioski:

  1. Im mniejsze ziarno tym większa średnica krytyczna. Wynika z tego że wielkość ziarna ma wpływ na średnicę krytyczną.

  2. Duży wpływ na średnicę krytyczną ma stężenie pierwiastków stopowych i węgla.

  1. Badania hartowności stali metodą Jominy

Próbka ( stal 35HgS ) do pomiaru twardości była wygrzewana w piecu przez ok. 30 min w temperaturze 850°C. Chłodzona była od czoła za pomocą przenikalności cieplnej w specjalnie przygotowanym przyrządzie, którego parametry są ściśle określone normą.

- Rurka powinna mieć długość 12,5 mm;

- odległość uchwytu od rurki powinna mieć 12,5 mm;

-wysokość słupa wody 65 mm.

- Temperatura otoczenia powinna wynosić 20°C±5°C.

- Chłodzenie próbki powinno przebiegać ok 10-15 min.

Powierzchnia próbki podczas wygrzewania się utlenia. Po wychłodzeniu należy próbkę poddać szlifowaniu. Należy zebrać 0,4-0,5 mm warstwy. Pomiar twardości wykonany był na twardościomierzu Rockwella.

Rys.1. Przedstawia metodę chłodzenia od czoła.

Rys.2. Przedstawia odległości pomiarów twardości na twardościomierzu Rockwella

Wyniki próby hartowności stali 35HgS

Tabela 4. Przedstawia wyniki pomiaru twardości na twardościomierzu Rockwella

Twardość, [HRC]

Odległość od czoła, [mm]
1,5
55

Średnia twardość wynosi 39,32 HRC.

Rys.3. Przedstawia wykres Jominy stali 35HgS, temperatura hartowania : 850°C.

3.2. Zadanie 1

Na podstawie wykresu Jominy wyznacz dla badanej stali średnice krytyczne. W tym celu:

a) posługując się wykresem określającym twardości stali w funkcji zawartości węgla i struktury (rys.poniżej), określ % zawartość węgla w stali zakładając, że na czole próbki występuje 99,9% martenzytu,

b) Dla ustalonej zawartości węgla w badanej stali, z wykresu na rysunku poniżej określ twardości odpowiadające 50, 80 i 90% martenzytu,

c) Na wykresie Jominy sporządzonym dla badanej stali określ w jakiej odległości od czoła występują twardości wskazujące na występowanie w strukturze 50, 80 i 90% martenzytu

Twardość HRC 56 %C 50 47 44
% martenzytu 99,9 b) 0,40 90 80 50
Odległość od czoła, mm 2 14 18 22

d) Posługując się wykresami korelacji szybkości chłodzenia próbki Jominy oraz szybkości chłodzenia pręta hartowanego w wodzie i oleju, określ średnice krytyczne:

Średnica krytyczna , [mm]
D50 (olej)
D80 (olej)
D90 (olej)
D50 (woda)
D80 (woda)
D90 (woda)

3.3. Zadanie 2

Na podstawie krzywej Jominy wyznacz rozkład twardości na przekroju pręta o średnicy
100 mm, który został poddany hartowaniu w oleju. W tym celu:

  1. z wykresu przedstawiającego korelację szybkości chłodzenia prętów w oleju wyznacz odległości Xi odpowiadające odległościom od czoła próbki Jominy, które stygną z taką samą szybkością jak pręt w osi oraz w odległościach: 0,5R; 08R i R od osi. Wartości Xi zapisz w kolumnie 2 tabeli.

  1. Wartości Xi zapisz w kolumnie 2 tabeli.

  2. Z wykresu Jominy odczytaj twardości w wyznaczonych odległościach od czoła próbki i zapisz w kolumnie 3 tabeli.

Odległość od osi pręta Odległość od czoła Xi Twardość HRC
R (powierzchnia) X1 = 20 45
0,8 R X2 = 35 42
0,5 R X3= 55 27,5
0 (oś) X4 = 70 23
  1. Posługując się programem Excel narysuj rozkład twardości na przekroju pręta o średnicy Ф 100 mm po hartowaniu w oleju.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Hartowanie stali
hartowanie stali narz Bogner
HARTOWANIE STALI
ćw12 - Wyżarzanie i hartowanie stali, Wstępy na materiałoznawstwo
Materiały od prowadzącego, Hartowność stali, HARTOWNOŚĆ STALI
Materiały od prowadzącego, Hartowność stali, HARTOWNOŚĆ STALI
Badanie hartownosci stali id 77 Nieznany (2)
sprawozdanie z metali-hartowność stali konstrukcyjnyc, nauka, zdrowie, materiałoznawstwo, Metaloznas
HARTOWNOŚĆ STALI, Materiałoznawstwo I i II
hartownosc stali
7 Sprawozdanie Cwiczenie 7 Hartownosc Stali
Projekt-z-hartowania-stali-1, MBM PWr W10, II stopień, projektowanie materiałów inżynierskich
Hartowanie stali.tel, Politechnika Lubelska, semestr 1, Inżynieria Materiałowa
Co to jest hartowność stali i krytyczna prędkość chłodzenia, nauka, zdrowie, materiałoznawstwo, Obr
Pytania na wejÂciˇwke z hartowania stali, PW Transport, Materiałoznastwo I
C7- Hartowność stali-finał, PWSZ Nowy Sącz, II semestr, NAUKA O MATERIAŁACH, ćw7-ćwiczenia
HARTOWNOŚĆ STALI KONSTRUKCYJNEJ - Lab 4, sprawozdania
Hartowność stali i obróbka cieplna stopów żelaza formatka

więcej podobnych podstron