Hartowność ‐ jest to zdolność stali do hartowania się w głąb na strukturę martenzytyczną. Miarą hartowności jest głębokość warstwy zahartowanej.

Naprężenia hartownicze są sumą naprężeń cieplnych strukturalnych. Naprężenia cieplne spowodowane są nierównomiernym stygnięciem stali na przekroju elementu, strukturalne wynikają z nierównomiernych przemian austenituna przekroju, czyli nierównomiernych zmian gęstości. Hartowanie martenzytyczne zwykłe polega na ciągłym chłodzeniu w jednym ośrodku; w wypadku stali węglowych jest nim woda. Jest to najłatwiejszy sposób hartowania, ale wywołujący największe naprężenia hartownicze

Czynniki wpływające na hartowność –

Skład chemiczny

Węgiel i składniki stopowe poza kobaltem zwiększają hartowność poprzez zmniejszenie krytycznej szybkości chłodzenia. Pierwiastki rozpuszczające się w ferrycie, jak: Ni, Si, Mn i inne przesuwają krzywe początku przemian na wykresach CTPc w prawo, zwiększając zakres trwałości austenitu przechłodzonego. Składniki węglikotwórcze, jak: Cr, Mo, V, W mają działanie dwojakie: zmieniają kształt i charakter wykresu oraz przesuwają krzywe rozpadu austenitu przechłodzonego w prawo, zwiększając równocześnie hartowność.

Wielkość ziarna austenitu

Im większe ziarno austenitu, tym większa jest głębokość hartowania. Wzrost wielkości ziarna austenitu powoduje, że zmniejsza się długość granic ziaren przypadająca na jednostkę powierzchni. Granica ziarna stanowi defekt struktury krystalicznej stopu, który jest uprzywilejowanym miejscem zarodkowania produktów przemian dyfuzyjnych przechłodzonego austenitu. Zwiększenie wielkości ziarna zwiększa, więc trwałość tegoaustenitu.

Jednorodność austenitu

Niejednorodny austenit szybciej ulega przemianom, ponieważ o prędkości przemiany decyduje mniej nasycona pierwiastkami część austenitu, która ulega przemianom jako pierwsza. Dlatego podczas hartowania, przed oziębianiem, należy wsad wygrzać w temperaturze hartowania przez określony czas dla ujednorodnienia składu chemicznego austenitu.

Nierozpuszczone cząstki węglików, tlenków, azotków

Cząstki te przyśpieszają dyfuzyjne przemiany przechłodzonego austenitu, ponieważ stanowią dodatkowe miejsca zarodkowania powstających faz. Nierozpuszczone węgliki i azotki hamują rozrost ziarna austenitu oraz zubożają austenit w pierwiastki stopowe i węgiel, co również wpływa na zmniejszenie hartowności.

C%

Wielkość modelu

Prędkość chlodznia

Istnieją zasadnicze metody badania hartowności:

obserwacja przełomu,

metoda krzywych U,

próba hartowania od czoła (próba Jominy'ego)

• obliczeniowymi (np. metoda Grossmana),

• doświadczalnymi (np. metoda Jominy'ego, metoda krzywych U).

Metoda Jominy’ego - Próba polega na wygrzaniu znormalizowanej próbki (według PN 70/H-04402 – średnica 25 mm, długość 100 mm) przez ok. 30-35 minut w temperaturze 30-50 °C powyżej temperatury przemiany austenitycznej. Następnie próbka jest czołowo oziębiana poprzez natrysk strumienia zimnej wody. Szybkość oziębiania sięga 350°/s na czole próbki i spada do ok 2°/s na drugim końcu. Po całkowitym ostygnięciu próbkę ostrożnie szlifuje się tak, aby nie zmienić struktury, wzdłuż tworzącej z dwu przeciwległych stron na głębokość 0,4-0,5 mm. Następnie na powierzchni ścięć mierzy się twardość w skali Rockwella C. Pomiary wykonuje się z obu stron w odległości od czoła 1,5 mm , 3 mm, a następnie 6 razy co 2 mm i dalej co 5 mm. Na podstawie próby sporządza się wykres twardości HRC w funkcji odległości od czoła próbki.

Średnica krytyczna - jest średnicą największego przekroju próbki stalowej hartującej się na wskroś w danym ośrodku chłodzącym. Wielkość średnicy krytycznej dla danego gatunku stali wiąże się z rodzajem ośrodka chłodzącego (powietrze, olej, woda). Aby wyłączyć wpływ sposobu chłodzenia na hartowność, wprowadzono pojęcie idealnej średnicy krytycznej (DĄ). Jest to średnica największego przekroju hartującego się na wskroś w idealnej kąpieli hartowniczej, odbierającej ciepło z nieskończenie dużą szybkością. Oddawanie ciepła przez element hartowny uzależnione jest w tym przypadku od jego przewodności cieplnej.