POLITECHNIKA RZESZOWSKA

im. Ignacego Łukasiewicza

WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Laboratorium

z

Metaloznawstwa i

Obróbki cieplnej.

Temat: Hartowność stali konstrukcyjnej.

Dariusz Schabowski

II MDT gr.1209

Hartowanie stali konstrukcyjnej zależy głównie od pierwiastków stopowych i przejawia się to w oddziaływaniu na:

• wielkość ziarna austenitu,

• niejednorodności austenitu,

• skład chemiczny austenitu.

Czynniki wpływające na hartowność stali:

1.Skład chemiczny stali, a zwłaszcza zawartości węgla i składników stopowych. Stale węglowe mają małe hartowność, która wzrasta ze wzrostem zawartości węgla.

2. Dodatek tzw. intensyfikatorów.

3. Wielkość ziarna austenitu, stale o grubym ziarnie hartują się głębiej niż stale o ziarnie drobnym.

4. Jednorodność ziaren austenitu.

5. Nie rozpuszczone cząstki jak tlen, węgliki azotki, związki międzymetaliczne zwiększają szybkość rozkładu austenitu zmniejszając hartowność stali.

Pierwiastki zwiększające wielkość ziarna austenitu powodują jednocześnie wzrost hartowani, natomiast rozdrobnienie ziarna działa przeciwnie, gdyż zarodki przemiany dyfuzyjnej powstają heterogenicznie na granicach ziarn. Z tych samych powodów obecność w austenicie cząstek innych faz zmniejsza hartowność. Wpływ składu chemicznego austenitu najlepiej przedstawiają współczynnik hartowności Grossmana. Są one podawane w tablicach lub na wykresach. Do pierwiastków najsilniej zwiększających hartowność należą mangan, chrom i molibden.

Określenie hartowności stali:

1. Badanie hartowności na przełomie. Jest to najprostsza a równocześnie i najdawniejsza metoda określenia hartowności stosowana również i obecnie dla węglowych stali narzędziowych o małej głębokości hartowania. Polega ona na obserwacji przełomu zahartowanej próbki.

2. Metoda Grossmanna. Polega ona na hartowaniu w wodzie lub oleju cylindrycznym próbek o różnych średnicach. Próbki te następnie przecinano i dokonywany pomiar twardości na celu poprzecznych przekroju wzdłuż średnicy.

3. Próba chłodzenia czołowego. Obecnie hartowność stali konstrukcyjnych oznacza się najczęściej za pomocą próby chłodzenia czołowego. Polega ona na tym, że cylindryczną próbkę, której kształt i wymiary poddaje się nagrzewa się do temp. hartowania, a następnie chłodzi w urządzeniu którego schemat przedstawia się na rys. Pod bezpośrednim natryskiem wody pozostaje tylko pow. czołowa próbki i ona chłodzona jest najbardziej intensywnie.

Pierwiastki	Zakres stosowalności	f = 1 +- ax
Cr Si Mo Ma Al Cu S P	do 1,4 % do 2 % do 0,5 % do 1,7 % do 0,4 % do 1,5 % do 0,1 % do 0,1 %	1+2,16 % Cr 1+0,7 % Si 1+2,0 % Mg 1+4,8 % Ma 1+0,93 % Al 1+0,27 % Cu 1+0,62 % S 1+2,83 % P

Na uwagę zasługuje bor, który w stalach o małej i średniej zawartości C dość silnie zwiększa hartowność ok. 0,003 B (f=15), natomiast przy większych zawartościach hartowność maleje, a zwiększa się skłonność do rozrostu ziarna austenitu. Należy podkreślić, że dodatek baru jest skuteczny tylko w wtedy, gdy stal została uprzednio dobrze odtleniona i od azotowana. Tworzy bowiem azotek baru. Przy większej zawartości azotu uwydatnia się wpływ temperatury austenityzowania na hartowność (maleje ona ze wzrostem temp. hartowania, gdyż zwiększa się w austenicie ilość azotu który wiąże bor). Z kolei aluminium lub tytan zwiększa efektywność wpływu boru na hartowność, ponieważ wiąże azot. Działania pierwiastków silnie węglikotwórczych jest złożone. W dostatecznie wysokiej temp. austenityzowania pierwiastki te przechodzą do roztworu i następuje dość znacznie zwiększenie hartowności.

---