Uniwersytet Warmińsko – Mazurski

W Olsztynie

I rok, studia stacjonarne

Kierunek: mechatronika

Ćwiczenia Laboratoryjne

Nauka o materiałach

Temat: Badanie hartowności stopów metali.

I Cel ćwiczenia:

Zbadanie hartowności próbki stalowej C45 metodą Jominy’ego.

II Wstęp teoretyczny:

Hartowność jest to podatność stali do tworzenia struktury martenzytycznej.

Hartowanie – operacja prowadzącą do powstania struktury martenzytycznej lub bainitycznej.

Stale o tej samej zawartości węgla, mogą mieć różną hartowność. Na wartość hartowności wpływ mają pierwiastki stopowe, oraz inne czynniki.

Wpływ pierwiastków na hartowność:

• Mangan, chrom – podważają hartowność poprzez zmniejszenie krytycznej prędkości chłodzenia

• Dodatki stopowe pozwalają zwiększy głębokość hartowania

Przy omawianiu hartowności należy również wspomnieć o:

• Średnica krytyczna – maksymalna średnica przy której pręt zostanie zahartowany na wskroś.

• Krytyczna szybkość chłodzenia – szybkość chłodzenia przy, której powstają cząstki martenzytu.

Miarą hartowności określa się otrzymaną grubość warstwy zahartowanej (tj. w której w strukturze jest co najmniej 50% martenzytu) w określonych warunkach hartowania.

III Przebieg ćwiczenia:

Badanie hartowności metodą Jominy’ego przeprowadza się w następujący sposób:

1. Cylindryczną próbkę stali C45 (o średnicy 25mm i długości 100mm) chwyciliśmy w szczypce.

2. Włożyliśmy ją do wygrzewania w piecu nagrzanym do temperatury 890*C.

3. Próbka wygrzewała się 30min..

4. Przygotowujemy urządzenie służące w próbie Jominy’ego do chłodzenia próbki od czoła.

5. Ustawiamy strumień wody na około 65mm, po czym przesłaniamy go przesłonką.

6. Wyjmujemy próbkę z pieca, wkładamy do urządzenia do chłodzenia, po czym odsłaniamy przesłonkę. Próbka wisi 12mm nad wylotem dyszy, z której wylatuje zimna woda.

7. Czas chłodzenia próbki to około 10min.

8. Szlifujemy wystudzoną próbkę robiąc dwa szlify po 0,5mm w głąb po dwóch przeciwległych tworzących próbki.

9. Tak przygotowaną próbkę poddajemy badaniu twardości metodą Rockwell’a w skali C, wykonując pomiary: 2 w odległości 1,5mm od czoła, 6 w odległości 2mm, następne pomiary co 5mm.

10. Wykonujemy serię wykresów, odczytując interesujące nas wielkości (tabele w sekcji IV sprawozdania).

IV Tabela wyników:

l.p.	HRC	Odległość od czoła	Wykres: HRC – odległość od czoła (wyk.1)
1	44	1,5	1: wykres 1
2	42	3
3	27	5,5
4	30	7
5	32	10
6	25	13
7	25	16
8	27	20
9	21	24,5
10	21	29
11	19	33
12	15	48
koniec	16	68

2: wykres 2

3: wykres 3

1. Na podstawie wyników z tabeli rysujemy wykres zależności HRC – odległość od czoła (wykres 1).

2. Z wykresu (wykres 2) przedstawiającego twardość strefy półmartenzytycznej odczytujemy twardość owej strefy dla naszej próbki.

3. Nanosimy twardość z punktu 2 na wykres 1. Odczytujemy wartość odległości krytycznej (l_k), jest to odległość od czoła, przy której występuje 50% martenzytu.

4. Na wykres (wykres 3) przedstawiajacy średnicę krytyczną i odległość krytyczną nanosimy wyniku z punktu 3.

5. Odczytujemy wartość średnicy krytycznej dla naszej próbki przy chłodzeniu w: wodzeni, oleju, powietrzu, oraz wartość idealnej średnicy krytycznej.

Twardość strefy półmartenzytycznej dla C45: 42 HRC

Odległość krytyczna dla C45: 3mm

Idealna średnica krytyczna dla C45: ~37mm

Średnica krytyczna dla C45 przy chłodzeniu w:

• Wodzie: ~23mm

• Oleju: ~15mm

• Powietrzu: ~6mm

V Wnioski: