POLITECHNIKA RZESZOWSKA

im. Ignacego Łukasiewicza

WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

Laboratorium

z

Metaloznawstwa i

Obróbki cieplnej.

Temat: Obróbka cieplna stali konstrukcyjnej.

Dariusz Schabowski

II MDT gr.1209

Obróbka cieplna nazywamy zabiegi cieplne, które mają na celu zmianę struktury stopów, a tym samym nadaniu im pożądanych cech mechanicznych, fizycznych lub chemicznych. W każdej obróbce cieplnej przeprowadza się:

• nagrzewanie czyli ciągłe lub stopniowe podnoszenie temperatury do przewidzianej wysokości,

• wygrzewanie czyli otrzymanie temperatury na pożądanym poziomie przez określony czas,

• chłodzenie polegające na ciągłym lub stopniowym obniżaniu temperatury przedmiotu.

Podczas powyższych procesów zachodzą zmiany strukturalne, dzięki którym stal uzyskuje pożądane własności. Rozróżnia się najważniejsze rodzaje obróbki cieplnej: wyżarzanie, hartowanie, odpuszczanie, przesycanie i starzenie.

Hartowność stali nazywamy zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej podczas hartowania. Określa się ją na podstawie pomiaru grubości warstwy martenzytycznej na przekroju hartowania przedmiotu. Poszczególne gatunki stali hartują się na różną głębokość. Jeżeli zahartujemy szereg prętów z danego gatunku stali o odpowiednio wrastającej średnicy to zauważymy, że do pewnej średnicy pręty będą zahartowane na wskroś, a przy większych średnicach rdzeń pręta pozostaje nie zahartowany, przy czym grubość warstwy zahartowanej będzie malała ze wzrostem średnicy pręta. Maksymalna średnica przy której próbka zostaje zahartowana na wskroś nosi nazwę średnicy krytycznej. Z porównania głębokości zahartowanych prętów w wodzie i w oleju widać, że średnica krytyczna dla wody jako bardziej energetycznego ośrodka chłodzącego jest większa niż dla oleju. Hartowność jest ważną cechą stali określającą jej przydatności do obróbki cieplnej. Jeżeli przedmiot nie zahartuje się na wskroś to w rdzeniu otrzymany drobny perlit i własności na poprzecznym przekroju zahartowanego elementu np.: twardość nie będą jednakowe.

Wyżarzanie jest zabieg cieplny polegający na nagrzaniu metalu do wymaganej temp, wygrzaniu w tej temp a następnie studzenie. Stosuje się kilka rodzajów wyżarzania stali. Dzieli się je na ogólnie na dwa rodzaje: zachodzące przekrystalizowaniem i bez przekrystalizowania stopu.

Wyżarzanie ujednorodniające polega na nagrzaniu stali do temp znacznie po wyżej GSE, często 100-200 C poniżej solidusu, wygrzaniu w tej temp i studzeni; praktycznie stosowana temp wynosi 1050-1200 C. Celem zabiegu jest zmniejszenie niejednorodności składu chemicznego. W ten sposób zmniejsza się w dużym stopniu segregacja dendrytyczna; likwację strefową usuwa się przez obróbkę plastyczną.

Wyżarzanie rekrystalizujące polega na nagrzaniu uprzednio zgniecionego na zimno metalu so temp nie co wyżej od temp początku rekrystalizacji, wygrzaniu w tej temp z następnym chłodzeniem w celu usunięcia skutków zgniotu i przywrócenia pierwotnych właściwości materiału.

Wyżarzanie odprężające ma na celu zmniejszenie naprężeń własnych elementów stalowych, powstałych w procesach technologicznych. (przeróbka plastyczna na gorąco, obróbka mechaniczna, spawanie, odlewanie itp.) bez zmian strukturalnych.

Wyżarzanie stabilizujące prowadzone jest w temp do 150 C stosowane jest w celu zapewnienia niezmienności wymiarów i zmniejszenia naprężeń własnych, przede wszystkim sprawdzianów, narzędzi pomiarowych oraz często odlewów żeliwnych.

Wyżarzanie normalizujące polega na nagrzaniu stali od 30-50 powyżej A_C3, wygrzaniu w tej temp oraz chłodzeniu w spokojnym powietrzu. Celem normalizowania jest uzyskanie jednolitej drobnoziarnistej struktury.

Wyżarzanie zupełne polega na nagrzaniu przedmiotu do temp 30-50C powyżej GSE, wygrzaniu w tej temp i następnym powolnym chłodzeniu w zakresie temp krytycznej (GSE i PSK). Procesowi temu poddaje się zwłaszcza stale stopowe.

Wyżarzanie izotermiczne jest odmianą wy zupełnego i zapewnia otrzymanie struktury wybranej na podstawie wykresu CTP.

Wyżarzanie sferoidyzujace temp zbliżona do A_c czas nagrzewania stosunkowo długi zależnie od wymiarów i gatunku stali od kilku do kilkudziesięciu godzin. Ma na celu uzyskanie struktury cementytu kulkowego w osnowie ferrytu, co zapewnia optymalną przydatność do obróbki plastycznej.

Odpuszczanie zwiększa plastyczność i ciągliwość a zmniejsza naprężenia własne.

Odpuszczanie niskie przeprowadza się w temp 150-250C w celu usunięcia naprężeń hartowniczym przy zachowaniu dużej twardości i odporności na ścieranie.

Odpuszczanie średnie przeprowadza się w zakresie temp 250-500C. Ma ono na celu uzyskanie dużej wytrzymałości i sprężystości - twardość zmniejsza się nieznacznie.

Odpuszczanie wysokie przeprowadza się w temp powyżej 500C a poniżej Ac₁. Ma ono na celu uzyskanie najwyższej udarności możliwej dla danej stali.

Przesycanie nazywa się zabieg cieplny polegający na nagrzaniu stali do temp, w której wydzielony składnik przechodzi do roztworu stałego, wygrzaniu w tej temp i oziębieniu w celu zatrzymania rozpuszczanego składnika w roztworze przesyconym. W stanie przesyconym stop ma większą plastyczność, natomiast twardość i wytrzymałość maleją.

Starzenie polega na nagrzaniu i wygrzaniu uprzednio przesyconego roztworu w temp znacznie niższej temp ograniczonej rozpuszczalności w celu wydzielenia w odpowiednim stopniu dyspersji składnika lub składników znajdujących się w nadmiarze w przesyconym roztworze.

---