Wydział Mechaniczny Technologiczny

Politechniki Śląskiej

Odpuszczanie

Artur Pytel

AIR 4

1. WSTĘP.

Odpuszczanie jest z reguły końcową operacją obróbki cieplnej po hartowaniu martenzytycznym. Zapewnia powrót do stanu zgodnego fazowo ze stanem równowagi. Operacja odpuszczania składa się z następujących zabiegów:

• nagrzewanie do temperatury poniżej przemiany Ac₁,

• wygrzewanie w tej temperaturze,

• chłodzenie do temperatury otoczenia.

Do parametrów wpływających na efekt odpuszczania zalicza się: temperaturę, czas i szybkość chłodzenia.

Dobór parametrów odpuszczenia zależy od: składu chemicznego stali poddanej tej operacji, własności, które wymagane są dla danego wyrobu, kształtu i wymiarów przedmiotu, a także dalszej obróbki mechanicznej, cieplnej i cieplno-chemicznej.

W temperaturach od 150 do 250 ^oC przeprowadza się odpuszczenie niskie celem usunięcia naprężeń hartowniczych przy zachowaniu wysokiej twardości i odporności na ścieranie oraz minimalnej ciągliwości.

W zakresie temperatur 250*C ÷ 500ºC realizuje się odpuszczanie średnie, którego celem jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości na rozciąganie i granicy sprężystości przy nieznacznym obniżeniu twardości.

W temperaturach powyżej 500ºC, a poniżej temperatury Ac₁ przeprowadza się odpuszczanie wysokie. Zapewnia ono najwyższa udarność przy wystarczającej wytrzymałości na rozciąganie dla danego gatunku stali.

Proces hartowania i odpuszczania w zakresie temperatur nosi nazwę ulepszania cieplnego.

Hollomon i Jaffe wprowadzili parametr M., który łączy wpływ temperatury i czasu oraz pozwala określić dowolną kombinację tych dwóch czynników w celu uzyskania tej samej twardości w elementach odpuszczonych. Parametr M. oblicza się ze wzoru:

M. = T (c + Ig r)

gdzie:

T - temperatur bezwzględna,

c - stała zależna od składu chemicznego stali (głównie węgla)

r - czas odpuszczania [h].

Czas nagrzewania i wygrzewania w procesie odpuszczania określa się, biorąc pod uwagę:

• gatunek stali,

• przekrój i kształt wyrobu,

• temperaturę operacji,

• rodzaj stosowanego pieca grzewczego.

W praktyce przyjmuje się zazwyczaj czas odpuszczania równy 1 h na każde 25mm wymiaru przekroju.

Szybkość chłodzenia po odpuszczaniu uzależniona jest głównie od wrażliwości stali na kruchość odpuszczania, na odkształcenia i naprężenia cieplne. Zabieg chłodzenia po operacji odpuszczania przeprowadzony jest zwykle z małymi szybkościami na powietrzu.

Proces odpuszczania powinien być przeprowadzony bezpośrednio po hartowaniu. Czas między hartowaniem i odpuszczaniem powinien być na tyle krótki, aby stan naprężeń pierwszego rodzaju i przebiegające nawet w temperaturze otoczenia końcowe stadia przemiany martenzytycznej nie spowodowały pęknięć odpuszczanych elementów.

2.BADANIA WŁASNE.

2.1 Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z operacją odpuszczania oraz ze zmianami własności i struktury wynikającymi z takiego sposobu obróbki cieplnej stali.

2.2Materiał do badań.

Do badań użyto stali konstrukcyjnej węglowej 45.

Materiał miał postać walców o średnicy 20mm i wysokości 15mm.

Skład chemiczny materiału użytego do badań przedstawia tabela 1.

Pierwiastek	Fe	Mn	C	Si	Cr	Ni	Al.	S
%	98.07	0.66	0.426	0.38	0.096	0.075	0.066	0.0338
Pierwiastek	P	Cu	Mo	Co	W	Ti	V
%	0.0173	0.0154	0.009	0.008	0.005	0.003	0.001

Tabela1.

2.3 Przebieg ćwiczenia.

• Przeprowadzić proces odpuszczania próbek w zakresie od 200 do 600°C ze stopniowaniem co 200°.

• Zmierzyć twardość próbek

• Wykonać zgłady metalograficzne próbek obrobionych.

• Przeprowadzić na mikroskopie obserwację powierzchni próbek w celu sprawdzenia obecności ewentualnych wad hartowniczych.

Pomiary twardości dokonujemy na twardościomierzu Rockwella w klasie C.

3. WYNIKI BADAŃ.

Oznaczyć próbki.

1 - próbka po hartowaniu

2 - odpuszczanie w temperaturze 200°C

3 - odpuszczanie w temperaturze 400°C

4 - odpuszczanie w temperaturze 600°C

Wyniki otrzymane podczas ćwiczenia zawiera tabela 2.

L.p.	Nr Próbki	Rodzaj obróbki	Parametry obróbki cieplnej			Twardość HRC	Udarność
							Temperatura [°C]	Czas [h]	Ośrodek chłodzący		Praca
1	1	Hartowanie	-	-	woda	58	-	-
2	2	Odpuszczanie	200	1	powietrze	51.5	0.56
3	3	Odpuszczanie	400	1	powietrze		2.93
4	4	Odpuszczanie	600	1	powietrze	25.5	5.83

4. OMÓWIENIE WYNIKÓW - WNIOSKI

Na podstawie otrzymanych wyników można łatwo zauważyć, że proces odpuszczania w znacznym stopniu zależy od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury rośnie wytrzymałość na rozciąganie, a maleje twardość. Zachodzi także zanik wad sieci krystalicznej osnowy w wyniku poligonizacji i rekrystalizacji.

---