Katedra Metaloznawstwa i Metalurgii Proszków

Materiałoznawstwo - Laboratorium

Imię i Nazwisko:	ETI ROK II	Data: 25.03.2015	Ocena:
TEMAT: Badania wpływu obróbki cieplnej na strukturę i własności stali

Wstęp teoretyczny:

Odpuszczanie

Hartowanie martenzytyczne jest pierwszym etapem obróbki cieplnej stali konstrukcyjnych. Mała plastyczność i duże naprężenia własne uniemożliwiają bezpośrednie stosowanie stali konstrukcyjnej w takim stanie, jaki otrzymuje się po hartowaniu. Niezbędny jest następny zabieg cieplny - odpuszczanie, który zwiększa plastyczność i ciągliwość, a zmniejsza naprężenia własne. Odpuszczanie jest więc końcowym zabiegiem obróbki cieplnej (ulepszania cieplnego) stali konstrukcyjnej, ustalającym ostatecznie jej własności. Wyjątek stanowi tu jedynie hartowanie bainityczne, po którym odpuszczanie nie jest wymagane.

Odpuszczanie polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temperatury niższej od temperatury przemiany eutektoidalnej i chłodzeniu do temperatury otoczenia.

Zależnie od stosowanej temperatury rozróżnia się odpuszczanie niskie, średnie i wysokie.

Odpuszczanie niskie przeprowadza się w zakresie temperatury 150-250°C celem usunięcia naprężeń hartowniczych, przy zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie. Stosuje się głównie do stali narzędziowych.

Odpuszczanie średnie przeprowadza się w zakresie temperatury 250-500°C w celu uzyskania przez stal dużej wytrzymałości i sprężystości. Twardość ulega przy tym dość znacznemu obniżeniu. Tego rodzaju odpuszczaniu poddaje się sprężyny, resory, matryce, części silników, samochodów itp.

Odpuszczanie wysokie przeprowadza się w zakresie temperatury powyżej 500°C i poniżej Ac1. Ma ono na celu m.in. uzyskanie możliwie najwyższej udarności dla danej stali, przy jednoczesnym zwiększeniu stosunku Re do Rm. Podczas wysokiego odpuszczania, poza zmianami strukturalnymi, zachodzi jednocześnie prawie całkowite usunięcie naprężeń powstałych podczas hartowania. Odpuszczanie wysokie stosuje się do większości stali konstrukcyjnych.

Szczegółowa charakterystyka ćwiczenia( zadanie, metoda, wyposażenie):

Sześć identycznych próbek stali poddajemy kolejno następującym obróbkom cieplnym:

• 1 – podgrzewamy w temperaturze 650 ºC przez 20 minut.

• 2 – podgrzewamy w temperaturze 750 ºC przez 20 minut.

• 3,4,5,6 - podgrzewamy w temperaturze 850 ºC przez 20 minut.

Następnie próbki 1-5 chłodzimy w wodzie, próbkę nr 6 chłodzimy na powietrzu, po czym mierzymy twardość otrzymanych próbek.

W dalszej części ćwiczenia próbki 3, 4, 5 znowu poddajemy podgrzaniu, odpowiednio:

• 3 – w temperaturze 300 ºC przez 20 minut.

• 4 – w temperaturze 500 ºC przez 20 minut.

• 5 – w temperaturze 650 ºC przez 20 minut.

Każda z nich stygnie powoli na powietrzu. Następnie znowu sprawdzamy jak zmieniła się twardość próbek.

Wyniki pomiarów, ich opracowanie oraz wnioski:

OBRÓBKA CIEPLNA STALI I WYNIKI POMIARÓW
HARTOWANIE
0
1
2
3
4
5
6

Twardość próbki po hartowaniu w zależności od temperatury

Twardość po odpuszczeniu w zależności od temperatury

Wnioski:

W wyniku podgrzewania i nagłemu ochłodzeniu, stal ulega hartowaniu. Struktura próbki 1 po podgrzaniu do 650 ^◦C nie ulega dużej zmianie, w wyniku czego jej twardość nieznacznie się zmieni. (Perlit i ferryt po podgrzaniu do 650 ^◦C nie zmienia odmiany alotropowej).

Próbka 2 po podgrzaniu do 750 ^◦C ulega przemianie, z perlitu i ferrytu w austenit
i ferryt, a po zahartowaniu w wodzie, w martenzyt i ferryt. Powinno to spowodować wzrostu twardości próbki.

Próbki 3,4,5 po podgrzaniu do 850 ^◦ C przechodzi z perlitu i ferrytu w austenit, który następnie po zahartowaniu zamienia się w martenzyt (i austenit szczątkowy), czego wynikiem powinien być znaczny wzrost twardości.

Po ponownym podgrzaniu próbki 3, 4 i 5 zostają poddane odpuszczaniu, w wyniku czego powinna zmaleć ich twardość, ale wzrosnąć plastyczność. Im wyższa temperatura odpuszczania, tym elastyczniejsza i miększa staje się stal.