Karolina Skorupka

Wyd. Inżynierii Zarządzania
Kierunek Zarządzanie

Rok I

Na ostatnich laboratoriach z materiałoznawstwa nasza grupa była odpowiedzialna za wykonanie ćwiczenia numer 4. Polegało ono na scharakteryzowaniu i przedstawieniu graficznym mikrostruktur trzech, zadanych przez prowadzącego, stali narzędziowych.

I Wnioski dotyczące wybranych próbek stali N9E, SW7M, NC4.

W tych próbkach ewidentnie widać, że podczas austenizowania cześć węglików zostaje rozpuszczona w austenicie. W ten sposób faza ta zostaje nasycona pierwiastkiem węgla oraz innymi dodatkami stopowymi. Przez ten proces wytwarza się także dodatkowo martenzyt stopowy.

Natomiast te węgliki, które nie zostały rozpuszczone po wcześniejszym zahartowaniu znajdują się w osnowie austenitu szczątkowego. To właśnie dzięki nim stal uzyskuje większą twardość i odporność na ciepło, jak również ma podwyższony próg ścieralności.

Próbka 4.1 to stal narzędziowo-węglowa N9E często wykorzystywana do wytwarzania gwintowników, matryc i narzędzi do obróbki drewna, prasowania i wyciskania metali. Należy ona do stali płytko hartującej się, co za tym idzie stal N9E ma wystarczającą wytrzymałość rdzenia na uderzenia przy jednoczesnym zachowaniu dużej twardości powierzchni narzędzia.

Po wnikliwym zbadaniu próbki 4.1 możemy stwierdzić, że powierzchnia jest nieregularna, pokryta licznymi drobnymi szczelinami, posiada także intensywne przebarwienia. Stal ta ma strukturę odpuszczonego martenzytu, który utrzymuje wszystkie swoje własności, jednak tylko do 200^oC oraz pojawiają się niezwykle widocznych węglików stopowych i austenit szczątkowy.

Kolejna próbka o numerze 4.4 (stal SW7M) jest stalą narzędziową szybkotnącą o bardzo dobrej ciągliwości, udarności i odporności na ścieranie. Stosuję się ją do produkcji wierteł, frezów i innych narzędzi skrawających, które mogą pracować do temperatury 500-550^oC.

Z naszych obserwacji wynika, że warstwa wierzchnia oglądana przy powiększeniu osiemset krotnym jest pokryta licznymi pęcherzykami o mniej lub bardziej regularnych kształtach. Są to nierozpuszczone węgliki stopowe na tle odpuszczonego martenzytu.

Ostatnią z badanych przez nas próbek 4.5, jest stal narzędziowa do pracy na zimno o symbolu NC4. Charakteryzuję się dużą zawartością węgla oraz odpornością na ścieranie. Używana jest do wytwarzania wszelkiego rodzaju noży do nożyc, kowadeł, wykrojników i narzędzi do cięcia kamienia.

Obserwując próbkę 4.5 w powiększeniu osiemsetnie większym mogliśmy zauważyć wyraźne igły martenzytu na tle jasnego austenitu szczątkowego.

II Wykres twardości stali N9E, SW7E, NC4. (widoczny na następnej stronie)

III Wnioski ogólne dotyczące wykresu twardości.

Na stale, należące do stali szybkotnących zwiększenie temperatury odpuszczania nie wpływa na zmniejszenie twardości tej stali. Biorąc pod uwagę tylko linię na wykresie stali SW7M możemy zauważyć, że tylko ona zwiększa nieznacznie swoją twardość podczas zwiększania się temperatury odpuszczania. Do temperatury 400^oC stal ta nie zmienia swojej twardości, utrzymuję się ona cały czas na poziomie 62HRC. Jednak gdy temperatura wzrasta do 500^oC twardość nieznacznie rośnie i osiąga swoje maksimum przy temperaturze od 500^oC do 550^oC przy twardości 65HRC. Po osiągnięciu tej wartości zaczyna szybciej spadać, aby osiągnąć minimum twardości (57HRC) dla 650^oC.

Studiując dokładnie ten wykres można zauważyć, że w przypadku stali SW7M mamy do czynienia z twardością wtórną – przy temperaturze odpuszczania 450^oC twardość wzrasta o 3 jednostki. Główna przyczyną twardości wtórnej stali jest wydzielanie się z martenzytu i austenitu szczątkowego węglików stopowych i przemiana austenitu szczątkowego w martenzyt.

Stale NC4 i N9E zachowują jedynie wysoka twardość tylko w dosyć niskich temperaturach, do 200^oC. Później gwałtownie maleją do twardości wynoszącej ok. 47 HRC.

Stal NC4 jest stalą dla której zwiększanie temperatury odpuszczania znacznie wpływa na zmienianie się twardości. Przy temperaturze odpuszczania wynoszącej 50^oC jej twardość wynosi 65HRC, jednak, gdy zwiększymy temperaturę jej twardość ulegnie zmianie, nieznacznie zmaleje, aby osiągnąć twardość 47 jednostek przy temperaturze 450^oC.

Rozpatrując przypadek stali N9E, która ma maksymalną temperaturę odpuszczania najmniejszą z dwóch wyżej badanych stali, bo tylko 350^oC, osiąga jednak przy minimalnej temperaturze odpuszczania prawie największą twardość, aż 64HRC. Dopiero po stopniowym zwiększaniu temperatury odpuszczania twardość spada do poziomu 50HRC przy maksymalnej temperaturze.

Głównie dlatego stal tego typu jest przeznaczona do pracy w temperaturze do 200^oC, gdyż twardość stali maleje wraz ze wzrostem temperatury, co mogłoby przynieść odkształcenia i ubytki narzędzia przy pracy w większej temperaturze.