Obróbka cieplna i spawalnictwo |
|||||
Nazwisko i imię:
Bartosz Piasecki |
Semestr: III |
Wydział: BMiZ |
Kierunek: ZiIP |
Grupa dziek: ZP 3 |
|
Temat ćwiczenia: Hartowność. Obróbka cieplna stopów żelaza.
|
|||||
Data wykonania ćwiczenia: 07.17.12 |
Prowadzący
|
1. Skład obrabianych materiałów:
Stal C45
C |
Cr |
Mn |
Ni |
Mo |
Si |
0,46% |
Min:0 Max:0,3 |
Min:0,5 Max:0,8 |
Min:0 Max:0,3 |
0 |
Min:0,17 Max:0,37 |
Stal 41Cr4
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Min:0,36 Max:0,44 |
Min:0,15 Max:0,8 |
Min:0,17 Max:0,37 |
Min:0,8 Max:1,1 |
0,3 |
Stal 100Cr6
C |
Mn |
Si |
Cr |
Ni |
Min:0,95 Max:1,1 |
Min:0,25 Max:0,45 |
Min:0,15 Max:0,35 |
Min:1,3 Max:1,65 |
0,3 |
2. Wykonywane badania:
Próba Jominy'ego: metoda określenia hartowności stali. Próba polega na wygrzaniu znormalizowanej próbki (średnica 25 mm, długość 100 mm) przez ok. 25 minut w temperaturze 850 °C. Następnie próbka jest czołowo oziębiana. Po całkowitym ostygnięciu próbkę ostrożnie szlifuje się tak, aby nie zmienić struktury, z wzdłuż tworzącej z dwu przeciwległych stron. Następnie na powierzchni ścięć mierzy się twardość w skali Rockwella C. Na podstawie próby sporządza się wykres twardości HRC w funkcji odległości od czoła próbki.
Metoda przez Grossmana polega na hartowaniu w wodzie lub oleju cylindrycznych próbek o różnych średnicach. Następnie próbki przecina się i dokonuje się pomiarów twardości na poprzecznym przekroju wzdłuż średnicy. Wyniki pomiarów zestawia się graficznie. Za granicę strefy zahartowanej przyjmuje się strukturę o zaw. 50% martenzytu.
3.Pomiary przedstawiające zależność twardości materiału od odległości od czoła:
Odległość od czoła [mm] |
1 |
2,5 |
4 |
5,2 |
6 |
7 |
8 |
Twardość [HRC] |
49,5 |
47 |
45 |
41 |
35 |
31,5 |
30 |
4.Analiza wykresu
Twardość materiału zmniejsza się w miarę zwiększania odległości od czoła próbki. Spowodowane jest to różnymi prędkościami chłodzenia. Miejsce które było poddane najbardziej intensywnemu chłodzeniu (czoło próbki) najszybciej ostygło i ma największą twardość. W miarę oddalania się od czoła zawartość fazy martenzytycznej maleje, a wraz z nią twardość, co jednocześnie powoduje spadek kruchości.
Twardość krytyczna (43 HRC) występuje w odległości ok. 4,5 mm od czoła.
5.Metoda obliczeniowa Grossmanna:
Wielkość ziarna: 6
Współczynnik intensywności chłodzenia: H=6
Wielkości wyliczone przez program komputerowy:
- idealna średnica krytyczna: min: 18,45mm max: 14,5mm
- rzeczywista średnica krytyczna: min: 52,35 mm max:47,73mm
6.Hartowanie objętościowe w oleju:
Stal: 100Cr6 - stal łożyskowa temp. austenityzowania: 850oC
Stal: 41Cr4 czas hartowania: 10min
Twardość próbek po hartowaniu:
41Cr4 |
54,6 HRC |
61,7 HRC |
53 HRC |
100Cr6 |
60,7 HRC |
61,5 HRC |
49,5 HRC |
Stal: 41Cr4, 100Cr6 temp: 520oC
Wymiary: D=20mm, D=12mm czas odpuszczania: 30min
Twardość próbek po odpuszczeniu:
41Cr4 |
42 HRC |
51,1 HRC |
49 HRC |
100Cr6 |
30 HRC |
46,1 HRC |
48,5 HRC |
Stal 41Cr4 była hartowana w wodzie, natomiast stal 100Cr6 była hartowana w oleju.
7.Wnioski:
Chłodzenia w oleju jest stosowane dla stali stopowych (mają one wysoką hartowność), nie stosuje się go do dla stali węglowych, ponieważ mogą one popękać.
Próbę w oleju należy chłodzić dłużej ze względu na niższą intensywność chłodzenia.
Twardość stali po hartowaniu 100Cr6 w porównaniu z 41Cr4 jest większa. Proces odpuszczenia bardziej zmniejszył twardość stali 100Cr6. Zabieg odpuszczania wysokiego miał na celu uzyskania wysokiej wytrzymałości przy niskiej twardości.