Obróbka cieplna i spawalnictwo |
|||||
Nazwisko i imię:
Adrian Łunkiewicz |
Semestr: III |
Wydział: BMiZ |
Kierunek: ZiIP |
Grupa dziek: ZP 3 |
|
Temat ćwiczenia: Hartowność. Obróbka cieplna stopów żelaza.
|
|||||
Data wykonania ćwiczenia: 30.11.12 |
Prowadzący
|
1. Skład obrabianych materiałów:
Stal C45
C |
Cr |
Mn |
Ni |
Mo |
Si |
0,46% |
Min:0 Max:0,3 |
Min:0,5 Max:0,8 |
Min:0 Max:0,3 |
0 |
Min:0,17 Max:0,37 |
Stal 41Cr4
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Min:0,36 Max:0,44 |
Min:0,15 Max:0,8 |
Min:0,17 Max:0,37 |
Min:0,8 Max:1,1 |
0,3 |
Stal 100Cr6
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Min:0,95 Max:1,1 |
Min:0,25 Max:0,45 |
Min:0,15 Max:0,35 |
Min:1,3 Max:1,65 |
0,3 |
2. Wykonywane badania:
Próba Jominy'ego: metoda określenia hartowności stali. Próba polega na wygrzaniu znormalizowanej próbki (średnica 25 mm, długość 100 mm) przez ok. 25 minut w temperaturze 850 °C. Następnie próbka jest czołowo oziębiana. Po całkowitym ostygnięciu próbkę ostrożnie szlifuje się tak, aby nie zmienić struktury, z wzdłuż tworzącej z dwu przeciwległych stron. Następnie na powierzchni ścięć mierzy się twardość w skali Rockwella C. Na podstawie próby sporządza się wykres twardości HRC w funkcji odległości od czoła próbki.
2. Metoda przez Grossmana polega na hartowaniu w wodzie lub oleju cylindrycznych próbek o różnych średnicach. Następnie próbki przecina się i dokonuje się pomiarów twardości na poprzecznym przekroju wzdłuż średnicy. Wyniki pomiarów zestawia się graficznie. Za granicę strefy zahartowanej przyjmuje się strukturę o zaw. 50% martenzytu.
Pomiary przedstawiające zależność twardości materiału od odległości od czoła:
Odległość od czoła [mm] |
1 |
3,5 |
4,5 |
5,8 |
7 |
8 |
Twardość [HRC] |
50 |
46,5 |
38,5 |
32 |
27 |
26 |
Twardość materiału zmniejsza się w miarę zwiększania odległości od czoła próbki. Spowodowane jest to różnymi prędkościami chłodzenia. Miejsce które było poddane najbardziej intensywnemu chłodzeniu (czoło próbki) najszybciej ostygło i ma największą twardość.
Twardość krytyczna (43 HRC) występuje w odległości ok. 2,5 mm od czoła.
Metoda obliczeniowa Grossmanna:
Wielkość ziarna: 6
Współczynnik intensywności chłodzenia: H=6
Wielkości wyliczone przez program komputerowy:
- idealna średnica krytyczna: min: 18,35mm max:52,35mm
- rzeczywista średnica krytyczna: min: 14,5 mm max:47,73mm
Hartowanie objętościowe w oleju:
Stal: 100Cr6 - stal łożyskowa temp. austenityzowania: 850oC
Stal: 41Cr4 czas hartowania: 25min
Twardość próbek po hartowaniu:
41Cr4 |
50 HRC |
51 HRC |
55,5HRC |
100Cr6 |
65 HRC |
66,5 HRC |
63 HRC |
Stal: 41Cr4, 100Cr6 temp: 520oC
Wymiary: D=20mm, D=12mm czas odpuszczania: 30min
Twardość próbek po odpuszczeniu:
41Cr4 |
34 HRC |
31 HRC |
29 HRC |
100Cr6 |
30,5 HRC |
40 HRC |
36 HRC |
Stal 41Cr4 była hartowana w wodzie, natomiast stal 100Cr6 była hartowana w oleju.
Wnioski:
Chłodzenia w oleju jest stosowane dla stali stopowych (mają one wysoką hartowność), nie stosuje się go do dla stali węglowych, ponieważ mogą one popękać.
Próbę w oleju należy chłodzić dłużej ze względu na niższą intensywność chłodzenia.
Twardość stali po hartowaniu 100Cr6 w porównaniu z 41Cr4 jest większa. Proces odpuszczenia bardziej zmniejszył twardość stali 100Cr6.