Marek Jastrzębski

126645

Inż. materiałowa

Sem. VI

Rok ak. 2006/07

LABORATORIUM

Obróbki cieplnej

ćw. nr. 7

Temat: Odpuszczanie stali.

.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze strukturami i właściwościami stali po odpuszczaniu.

2. Wstęp teoretyczny:

Odpuszczanie jest to zabieg cieplny stosowany do przedmiotów uprzednio zahartowanych, polegający na nagrzaniu ich do temperatury niższej od przemian fazowych, wygrzaniu w tej temperaturze z następnym chłodzeniem powolnym lub przyspieszonym. Jest ono stosowane w celu polepszenia właściwości elementów przy jednoczesnym usunięciu naprężeń własnych, które mogłyby doprowadzić do ich pękania.

Zależnie od temperatury, w jakiej przebiega proces, rozróżnia się:

• odpuszczanie niskie, w zakresie temperatur 180-250°C, którego głównym celem jest

usunięcie naprężeń hartowniczych z zachowaniem wysokiej twardości, stosuje się przy narzędziach

• odpuszczanie średnie, w zakresie temperatur 250-500°C, mające na celu nadanie

przedmiotom dużej wytrzymałości i sprężystości przy dostatecznej udarności, stosowane przy obróbce sprężyn, resorów, części mechanizmów pracujących na uderzenie np. młoty, części broni maszynowej, części samochodowych itp.

• odpuszczanie wysokie, w zakresie temperatur 500-650°C, mające na celu nadanie dużej wytrzymałości na rozciąganie, dużej twardości, z zachowaniem odpowiedniej plastyczności, stal odpuszczana wysoko nadaje się do obróbki skrawaniem

Przemiany zachodzące w martenzycie podczas nagrzewania można podzielić na cztery etapy.

• Pierwsze stadium 80 - 200°C jest związane z rozkładem martenzytu i wydzieleniem w nim węglika Fe₂C o strukturze heksagonalnej. Następuje zmniejszenie stężeniaε węgla w austenicie; zmniejszenie tetragonalności martenzytu, tworzy się martenzyt o sieci regularnej - martenzyt odpuszczony.

• Drugie stadium 200 - 300°C jest związane z dalszym wydzielaniem się z roztworu węglika ε , skutkiem czego zawartość węgla w martenzycie maleje do około 0,15%; równocześnie zachodzi dyfuzyjna przemiana austenitu szczątkowego w strukturę o charakterze bainitycznym; w etapie tym otrzymujemy mieszaninę ferrytu nieznacznie przesyconego węglem oraz węglika ε. W miarę wydzielania się węglików z martenzytu stopień tetragonalności jego struktury sieciowej c/a maleje

• Trzecie stadium 300° - 400° C następuje całkowite wydzielenie węgla z roztworu a wydzielone węgliki ε ulegają przemianie na cementyt; otrzymana struktura w tym etapie jest mieszaniną ferrytu i cementytu.

• Czwarte stadium 400 - 650°C zachodzi w nim koagulacja cząsteczek cementytu, wzrastająca ze wzrostem temperatury. Struktura otrzymana w tym zakresie temperatur będąca mieszaniną ferrytu i cementytu nazywa się sorbitem (cząstki cementytu mają kształt globularny). Na tym etapie następuje całkowite usunięcie naprężeń.

3. Przebieg ćwiczenia:

W ćwiczeniu używaliśmy próbek ze stali C65. Pręty stalowe zostały zahartowane ( czas austenityzacji 30 min, temp. procesu 870°C) a następnie:

- próbka nr. 1 została wysoko odpuszczona.

- próbka nr. 2 została nisko odpuszczona.

Dodatkowo badania twardości i obserwacje struktur zostały przeprowadzone na próbkach: zahartowanej i w stanie surowym.

4. Wyniki pomiarów:

a) Próbka w stanie surowym (bez obróbki cieplnej):

b) Próbka poddana hartowaniu:

c) Próbka poddana hartowaniu i wysokiemu odpuszczaniu:

4. 
   Próbka poddana hartowaniu i niskiemu odpuszczaniu:

Próbka	Twardość HRC
		1	2	3	średnia
a	24	25	24	24,33
b	62	62	62	62
c	28	28	29	28,33
d	56	56	54	55,33

5. Wnioski:

W przeprowadzonym ćwiczeniu mogliśmy porównać struktury materiałów po hartowaniu i po odpuszczaniu oraz przekonać się jaki wpływ ma to na własności materiału.

Struktura badanej stali nie poddanej żadnej obróbce jest typowa dla stali o zawartości węgla 0,65% czyli perlityczno ferrytyczna. Twardość takiej stali jest niewielka (≈24HRC). Po zahartowaniu twardość wzrosła prawie 2,5 razy i wynosiła 62 HRC. Zmieniła się także struktura z perlityczno ferrytycznej na martenzytyczną. Jednak ze względu na nagromadzone naprężenia struktura ta jest dość krucha.

W kolejnej próbce - c) - przeprowadzone zostało wysokie odpuszczanie. Proces ten zaowocował na zmianie struktury z martenzytycznej na sorbityczną. Struktura sorbityczna są to skoagulowane wydzielenia cementytu na tle ferrytu. W wyniku tego procesu nastąpił bardzo znaczny spadek twardości, kosztem tego zwiększyła się jednak plastyczność materiału.

W ostatniej próbce, przeprowadzono zostało niskie odpuszczanie. Nastąpił nieznaczny spadek twardości, bez znacznych zmian strukturalnych. Proces ten spowodował głownie usunięcie naprężeń hartowniczych.

3

• stal C65

• powiększenie: 500×

• trawienie: Mi1Fe

• stan: surowy

• struktura: perlityczno-ferrytyczna

• stal C65

• powiększenie: 500×

• trawienie: Mi1Fe

• stan: hartowana

• struktura: martenzytyczna z niewielką ilością austenitu szczątkowego

• stal C65

• powiększenie: 500×

• trawienie: Mi1Fe

• stan: hartowanie i wysokie odpuszczannie (T=600°C, t=45 min)

• struktura: sorbityczna z wydzieleniami węglika ε

• stal C65

• powiększenie: 500×

• trawienie: Mi1Fe

• stan: hartowana i nisko odpuszczana (T=200°C, t=45 min)

• struktura: martenzyt niskoodpuszczony z wydzieleniami węglika ε, mała ilość austenitu szczątkowego

---