Uniwersytet Warmińsko – Mazurski

W Olsztynie

I rok, studia stacjonarne

Kierunek: mechatronika

Ćwiczenia Laboratoryjne

Nauka o materiałach

Temat: Kształtowanie struktury i właściwości stopów metali poprzez obróbkę cieplną i cieplno- chemiczną.

I Cel ćwiczenia:

Zbadanie struktury i właściwości stali po azotowaniu i nawęglaniu.

II Wstęp teoretyczny:

Obróbka cieplno- chemiczna jest to połączenie zabiegów cieplnych (wygrzewanie, hartowanie, itp.) z celą zmianą składu chemicznego powierzchni (nawęglanie, azotowanie). Zmiany składu chemicznego polegają na nasyceniu strefy przypowierzchniowej odpowiednim pierwiastkiem lub związkiem.

Nawęglanie jest to zabieg polegający na nasyceniu powierzchni węglem. Zwiększa to twardość i odporność na ścieranie, przy zachowaniu ciągliwego rdzenia. Źródłem aktywnych atomów węgla jest CO lub CH₄.

Azotowanie jest to zabieg polegający na nasyceniu powierzchni azotem. Uzyskujemy bardzo dużą twardość, odporność na ścieranie i zmęczenie, zwiększoną odporność na korozję. Przy azotowaniu ważna jest obecność pierwiastków stopowych takich jak: aluminium, chrom, molibden, wanad. To azotki tych pierwiastków powodują uzyskanie wysokich odporności na ścieranie, twardości, itp.

III Przebieg ćwiczenia:

1. Włączamy mikroskop i ustalamy moc oświetlenia.

2. Pobieramy próbkę i identyfikujemy ją zgodnie z numerem.

3. Układamy próbkę na górze mikroskopu, tak aby padało na nią światło mikroskopowe.

4. Wybieramy pożądane powiększenie.

5. Obserwujemy strukturę próbki przez okular mikroskopu.

6. Rysujemy i opisujemy badaną próbkę.

IV Tabela wyników:

4.0 Stal 10 (C10) nawęglona

Oznaczenia wg normy:

PN – stal 10

PN-EN – stal C10

Struktura: od powierzchni: eutektoidalna, podeutektoidalna ze stopniowo zmniejszającą się zawartością węgla

Zastosowanie:

nawęglonym i hartowanym na mało obciążone części konstrukcyjne o miękkim rdzeniu i znacznej twardości powierzchni: sworzenie, czopy, wały

4.1 Stal 10 (C10) nawęglona i zahartowana

Oznaczenia wg normy:

PN – stal 10

PN-EN – stal C10

Struktura: hartowanie po nawęglaniu powoduje rozdrobnienie struktury (jasna struktura ferrytyczna, ciemna otoczka martenzytu)

Zastosowanie:

nawęglonym i hartowanym na mało obciążone części konstrukcyjne o miękkim rdzeniu i znacznej twardości powierzchni: sworzenie, czopy, wały

7.0 Stal W300 (X38CrMoV5-1) azotowana gazowo

Oznaczenia wg normy:

PN – stal W300

PN-EN – stal X38CrMoV5-1

Struktura: cienka warstwa zaazotowana powstała przy krawędzi próbki (zawiera azotki chromu, molibdenu, wanadu i żelaza), w głębi widoczne wydzielenia metali stopowych (zmniejszające się ku środkowi).

Zastosowanie:

Matryce i wkładki matrycowe do kucia i prasowania pracujące pod dużym obciążeniem, tłoczniki, stemple

8.0 Stal 40HM (42CrMo4) azotowana gazowo

Oznaczenia wg normy:

PN – stal 40HM

PN-EN – stal 42CrMo4

Skład chemiczny:

Węgiel – 0,42%

Chrom – 1,2%

Molibden – 0,3%

Mangan – 0,9%

Struktura: cienka warstwa zaazotowana powstała przy krawędzi próbki (zawiera azotki chromu, molibdenu i żelaza), w głębi normalna struktura stali 42CrMo4 – widać jasne wydzielenia ferrytu.

Zastosowanie:

w przemyśle samochodowym, lotniczym i maszynowym, np. wały korbowe, osie, koła zębate, tarcze, wirniki, obręcze, drążki, popychacze, dźwignie

V Wnioski: