15.Przemiany austenitu podczas chłodzenia(wpływ szybkości chłodzenia na strukture, krzywe CTP)

Austenit szczątkowy-w stopach Fe-C powstaje w trakcie przemiany martenzytycznej. Jest to pozostałość austenitu, która nie uległa przemianie na skutek powstałych w trakcie procesu naprężeń ściskających. Naprężenia te utrudniają tworzenie się martenzytu.

Ilość austenitu szczątkowego zależna jest od temperatur początku i końca przemiany martenzytycznej. Im temperatury te są niższe tym większe występują naprężenia i wskutek tego zwiększa się ilość austenitu szczątkowego.(+ kartki)

16. pojęcie operacji i zabiegu w obróbce cieplnej

Operacja – część procesu technologicznego obejmująca czynności wykonywane na jednym przedmiocie (lub zespole przedmiotów), na jednym stanowisku pracy przez jedną lub kilka osób (ew. zespół robotów), bez przerw na inne prace. Przykładem operacji może być grzanie w obróbce cieplnej składające się z zabiegu nagrzewania i wygrzewania.

Zabiegi- mają na celu nadaniu stali danych cech mechanicznych fizycznych i chemicznych przez zmianę struktury. Wyniku wyżarzania, hartowania, odpuszczania

17. Klasyfikacja obróbki cieplnej ( nie wiem czy o to chodzi)

A)obróbka cieplna zwykła: wyżarzanie, hartowanie i odpuszcznie (ulepszenie cieplne), przesycanie i starzenie (utwardzenie wydzieleniowe)

B) obróbka cieplno chemiczna: nasycanie jednym pierwiastkiem, nasycanie wieloma pierwiastkami.

C) obróbka cieplno- plastyczna: niskotemperaturowa, wysokotemperaturowa, z przemiana izotermiczna.

18. Obróbka Cieplna def. zespół zabiegów technologicznych zmieniające właściwości mechaniczne i fizykochemiczne metali i ich stopów. A zmiany te są spowodowane zmianami mikro struktury w stanie stałym. Zmiana tych właściwości przez zmianę mikrostruktury polega z reguły na polepszeniu własności wytrzymałościowych ( choć nie raz polepszamy własności plastyczne)

Obróbkę cieplną ze względu czynniki wpływających na zmianę mikro struktury dzielimy na:

Zwykłą- zmiana mikrostruktury następuje w wyniku działania temp i czasu.

Cieplno chemiczną- dotyczy zmian składu chemicznego warstwy wierzchniej, a tym samym zmian własności warstwy wierzchniej

Cieplno mechaniczną (plastyczna)- zmiana mikrostruktury poprzez działąnie sił zewnętrznych wywołujących odkształcenie plastyczne.

19. Cel stosowania obróbki cieplnej:

-zmiana mikrostruktury stali,

-poprawa właściwości mechanicznych i plastycznych

- zmiana własciwości fizykochemicznych

20. Obróbka cieplno- chemiczna def. patrz PKT 18.

Obróbka cieplno-chemiczna, będąca dziedzina obróbki cieplnej, to zespól operacji, których celem jest wytworzenie zmian struktury, a w konsekwencji zmian właściwości użytkowych warstwy wierzchniej metali i stopów w wyniku dzialania temperatury, czasu i środowiska. W tych procesach technologicznych wykorzystuje sie szeroko nasycanie (stopowanie) dyfuzyjne, czyli wprowadzanie w wyniku dyfuzji do warstwy wierzchniej metalu lub stopu w stanie stalym jednego lub kilku składników w celu nadania jej pożądanych własciwosci mechanicznych i (lub) fizykochemicznych.

Nasycanie to prowadzi sie w temperaturze zapewniającej szybka dyfuzje.

21.) Cel stosowania cieplno- chemicznej ( przykładzie węgloutwardzania i azotowania)

Obróbce cieplno-chemicznej poddaje sie części maszyn i narzędzia wykonane

najczęściej ze stopów żelaza, od których wymaga sie zwiększonej odporności na:

ścieranie, korozyjne i erozyjne oddziaływania środowiska oraz zmęczenie

mechaniczne i cieplne

Azotowanie – obróbka cieplno-chemiczna stopów żelaza polegająca na dyfuzyjnym nasyceniu powierzchni metalu azotem w zakresie temperatury 500 - 600°C. . W efekcie azotowania tworzy się warstwa wierzchnia, której struktura i skład fazowy zależy od temperatury, czasu, składu chemicznego przedmiotu i atmosfery. warstwa wierzchnia może poprawić następujące właściwości:odporności na zużycie ściernie, twardość, odporność zmęczeniową, odporności na korozję-

Nawęglanie to dyfuzyjne nasycanie powierzchniowej warstwy stali węglem. Obróbka ta znacznie zwiększa twardość powierzchni nawęglonych elementów i ich odporność na ścieranie przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Właściwości takie uzyskuje się dzięki dalszej obróbce: hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu. Do nawęglania stosuje się stale niskowęglowe (poniżej 0,25% C) po nawęglenie wynosi 1% .Proces przeprowadza się w temperaturze powyżej AC3, zwykle w zakresie 900-950°C. powierzchnia po obróbce cieplno-chemicznej powyżej 58 HRC a rdzen 25-45 HRC, odpornośc na obciążenia dynamiczne

22). Operacje obróbki cieplnej

A) Operacje wyżarzania- przez wyżarzanie rozumiemy zabieci cieplne, które w mniejszym lub większym stopniu prowadzą do stanu równowagi termodynamicznej w obrabianym stopie. Są to najczęściej: nagrzewane do określonej temperatury, wygrzewane i chłodzone.

Z przemianą alotropową powyżej 727C:

- ujednoradniające 1000-1250 usuniecie segregacji skladu chemicznego wady: duża kosztowność, wysokie temp. Powodują utlenianie warstwy wierzchniej, potworny rozrost ziaren

- .normalizujące -30-50 pow Ac3-Acm chłodzenie w spokojnym powietrzu, uzyskanie równomiernej drobnej struktury, Male ziarno, wzrost właściwości wytrzymalalosciowych i udarnosc wykorzystuje przemiany perlitu w austenit

- zupełne takie samo jak normalizowane tyle ze chłodzone razem z piecem ( zwiększenie ciągliwości i zmiękczenie stali)

- izotermiczne 30-50 powyzej temp. Ac3 szybkie chlodznie do temp przemian perlitycznych (700-500)

Cel: uzyskanie równomiernie rozmieszczonego cementytu w perlicie, Zmniejsza twardość

Bez przemiany alotropowej

-. sferoidyzujace temp Ac1, tak samo jak zmiękczające cel uzyskanie sferoidytu małą twardość i dobra plastyczna

-. rekrystalizujace - temp nieco wyższa od poczatku rekrystalizacji ale nizej niż Ac1 cel usunięcie skutków zgniotu, stosowane po uprzednim zgniocie

-. odprężające - 400-650 5-6 h zmniejsza napręzenia własne po obrobce i po odlaniu

-. Zmiękczające- temp. 650 przez 72h cel: poprawa własności plastycznych materiału, otrzymanie struktury cementyt sferoidalny kulkowy na tle ferrytu

- stabilizujące temp. 100-150 Stosowane gdy chodzi o precyzyjność niezmienność wymiarową

B) Hartowanie -podgrzanie do temp. 30-50 pow. Ac3-Acm a nastepnie szybkie chlodzenie

-uzyskanie struktury martenzytycznej o bardzo wysokiej twardości -po hartowaniu musi nastapic odpuszczanie

-rozdrobnienie struktury -intensywne chlodzenie = większa grubość warstwy zahartowanej (woda>olej)

Operacje Hartowania- w przeciwieństwie do zabiegów wyżarzania hartowanie, zwłaszcza martenzytyczne, prowadzi do powstawania struktury nierównowagowej.Celem zabiegu jest znaczne zwiększenie twardości wyrobu.
Rozróżniamy następujące metody harowania: objętościowe i powierzchniowe.

Hartowanie objętościowe- polega na nagrzaniu elementu na wskroś i może być realizowane z różnymi prędkościami studzenia.
 

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 powierzchnie przedmiotu. W związku z tym tylko warstwa powierzchniowa podlega hartowaniu. Stosowane wszędzie tam, gdzie wymagane jest utwardzenie tylko fragmentów powierzchni przedmiotu. Istnieje kilka metod hartowania powierzchniowego.
 

Wykres procesów hartowania: A - zwykłe, B - stopniowe, C - z przemianą izotermiczną

Operacje odpuszczania- odpuszczanie polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury leżącej poniżej Ac1, co prowadzi do usunięcia naprężeń oraz przemian wywołanych zmniejszeniem twardości i wzrost plastyczności stali.

-niskie (150-250)-wysoka twardość i odporność na scieranie

-srednie(250-500) - obniżenie twardości, wieksza odporność na uderzenia

-wysokie (500-650)-najwyższa odpornosc na uderzenia, wystarczajaca twardosc

ulepszanie cieplne to hartowanie i następnie wysokie lub średnie odpuszcza

nie; takiej obróbce cieplnej na ogól są poddawane pólwyroby (walki, odkuwki); górna wartość twardości po ulepszeniu cieplnym (okolo 35 HRC) jest ograniczona koniecznością zapewnienia dobrej skrawalności.

utwardzanie cieplne (objetosciowe lub powierzchniowe) jest to hartowanie

martenzytyczne i nastepnie niskie odpuszczanie; jest ono stosowane do elementów

wykonanych na gotowo, poddawanych po obróbce cieplnej jedynie procesom

wykanczajacym (np. szlifowaniu);

Utwardzanie wydzieleniowe lub umocnienie wydzieleniowe (nieściśle nazywane też umocnieniem/utwardzeniem dyspersyjnym) - metoda obróbki cieplnej metali, prowadząca do zwiększenia ich wytrzymałości mechanicznej. Wzmocnienie/umocnienie jest efektem wydzielenia rozpuszczonego składnika z przesyconego roztworu stałego, co w temperaturze niższej prowadzi w efekcie do zmiany struktury i właściwości stopu. ( Starzenie, przesycenie)