Ćwiczenie 3
Struktura i właściwości stali po obróbce cieplno - chemicznej.
1. Podać, jaka struktura występuje w rdzeniu próbki 3.3 oraz opisać jak i na jakim etapie procesu technologicznego została wytworzona.
Mikrostruktura warstwy azotowanej w temperaturze poniżej eutektoidalnej (591˚C) składa się, idąc od powierzchni z warstewki fazy ε (węgloazotków Fe2-3(N,C), fazy międzywęzłowej o zawartości 11,2% azotu; skład chemiczny tej fazy może się zmieniać od 8,1 do 11,2% azotu) i, lub fazy γ' (azotków żelaza Fe4N, fazy międzywęzłowej o zawartości 5,9% azotu. Skład chemiczny tej fazy może się zmieniać w granicach od 5,5 do 6,0% azotu.). Pod nią występuje mieszaniny faz ε + γ' Ta górna strefa ma znaczna odporność chemiczną i odczynniki stosowane do trawienia na nią nie działają, z tego względu przy obserwacji mikroskopowej jest ona biała. Pod jasną nie trawiącą się strefa faz ε oraz ε + γ' występuje ciemna warstwa sorbityczna bogata w azot, przechodząca w jaśniejszy również sorbityczny rdzeń. Taka struktura warstwy rdzenia spowodowana jest tym, że próbka ta przed azotowaniem była ulepszana cieplnie.
Azotowanie przeprowadza się w piecach elektrycznych o szczelnej komorze wykonanej ze stali żaroodpornej, do której doprowadza się amoniak z butli. Po odpowiednio długim wygrzaniu, azotowane elementy studzi się wolno, dlatego tez przedmioty, zwłaszcza o kształtach symetrycznych, nie powinny ulec skrzywieniu. Po azotowaniu nie stosuje się już żadnej dodatkowej obróbki cieplnej.
2. Podać, jaką obróbkę cieplną należy przeprowadzić w celu umocnienia rdzenia próbki 3.5.
Aby poprawić własności rdzenia należy próbkę poddać obróbce cieplej: hartowaniu z odpuszczaniem lub hartowaniu izotermicznemu. Podczas nagrzewania do hartowania należy chronić warstwę naborowaną przed utlenianiem. Korzystne jest nagrzewanie kąpielowe w stopionym boraksie; kąpiele chlorkowe niszczą warstwę.
3. Struktura próbki 3.1 nawęglone złożona jest z perlitu przy powierzchni (strefa najsilniej nawęglona) i strefy perlityczno - ferrytycznej w rdzeniu. Strefy te łagodnie przechodzą jedna w drugą. Próbka ta powinna zostać jeszcze poddana dalszej obróbce cieplnej (hartowanie i niskie odpuszczanie) w celu polepszenia własności mechanicznych.