Katedra Materiałoznawstwa i obróbki cieplnej

LABOLATORIUM Z MATERIAŁOZNAWSTWA

TEMAT : Obróbka cieplna stali stopowych.

Temperatura austenityzacji.

Sylwester Wójcik

gr.23

1.Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami doboru parametrów obróbki cieplnej oraz z rolą pierwiastków stopowych w obróbce cieplnej stali, a w szczególności:

1. zbadanie wpływu temperatury wygrzewania stali na twardość i strukturę jaką uzyskuje się po gwałtownym oziębieniu.

2. Porównanie charakterystyki twardość - temperatura odpuszczania stali węglowej i wybranej stali stopowej.

2. Wykonanie ćwiczenia.

1. określenie wpływu temperatury wygrzewania stali na twardość

i strukturę jaka uzyskuje się po gwałtownym oziębieniu.

Materiał: stal węglowa 45 w stanie wyżarzonym ( krążki o śr. 30 mm )

Jedną z próbek umieścić w piecu o temperaturze 700°C, druga w piecu

o temperaturze 850°C. Obydwie próbki wygrzewać w ciągu 20 minut

i wrzucić do wody. Trzecia próbkę pozostawić nie obrobioną cieplnie. Wykonać szlify metalograficzne wszystkich trzech próbek i wytrawić nitalem. Porównać i narysować struktury. Zmierzyć twardość próbek metodą Rockwella ( w skali D - penetrator stożek, 100kG ) wykonać na każdej z próbce po 5 pomiarów.

2. odpuszczanie stali stopowej SW7M i stali węglowej 45.

Materiał:

- zahartowana stal węglowa 45 ( krążek o średnicy 30 mm ), austenizowana w temperaturze 850°C i oziębiana w wodzie,

- zahartowana stal stopowa SW7M ( krążek o średnicy 16 mm ), o składzie chemicznym : ~ 0,85 %C , ~ 4,5%Cr , ~ 6,5% W , ~5% Mo , ~ 2%V , austenizowana w temperaturze 1200°C i oziębiana w oleju.

Zmierzyć twardość stali 45 i SW7M w stanie zahartowanym metodą Rockwella ( skala C, penetrator - stożek diamentowy, 150kG ). Wykonać

co najmniej po 5 pomiarów na każdej z próbek. Po jednej próbce ze stali 45

i SW7M umieścić w piecach o temperaturze 200°C , 350°C , 550°C

i odpuszczać w ciągu jednej godziny. Próbki wyjąć z pieców i chłodzić

na powietrzu aż do temperatury otoczenia. Oznakować próbki pisakiem, zeszlifować jedną z płaszczyzn i zmierzyć twardość HRC wykonując

co najmniej po 5 pomiarów na każdej z próbek.

Wykonać graficznie zależność twardość - temperatura odpuszczania dla stali niestopowej 45 i stopowej SW7M.

3.Opracowanie sprawozdania.

Sprawozdanie powinno zawierać:

• Opis przebiegu eksperymentu.

• Wyniki badań.

• Interpretację uzyskanych wyników.

• Wnioski.

Wyniki badań.

Określenie wpływu temperatury wygrzewania stali na twardość i strukturę jaka uzyskuje się po gwałtownym oziębieniu.

Materiał: stal węglowa 45 w stanie wyżarzonym ( krążki o śr. 30 mm ).

Struktury próbek wyżarzanych i nie obrabianych termicznie.

Stal 45 nie obrabiana cieplnie.

Stal 45 wyżarzana w temperaturze 700°C.

Stal 45 wyżarzana w temperaturze 850°C.

Wyniki pomiarów twardości próbek poddawanych wyżarzaniu w różnych temperaturach oraz próbki nie wyżarzanej. Twardość mierzona metodą Rockwella ( skala D - penetrator stożek, 100kG ).

	stal 45	Stal 45-700°C	Stal 45-850°C
1	12	25	70
2	25	24	71
3	20	30	70
4	19	28	72
5	20	25	71
Średnia wartość	19	26	70

Interpretacja wyników.

Wyniki pomiarów zamieszczone w powyższej tabeli ilustrują zmianę twardości jaką uzyskuje się po gwałtownym ochłodzeniu w wodzie w zależności od temperatury wygrzewania. Jak widać stal nie obrobiona cieplnie ma najniższą średnią wartość twardości z pośród badanych próbek. Stal 45 poddawana wygrzewaniu w temperaturze 700°C ma nieco wyższą twardość średnią niż stal nie obrabiana cieplnie. Natomiast w przypadku stali wygrzewanej

w temperaturze 850°C wartość średniej twardości jest znacznie wyższa niż

w dwóch poprzednich przypadkach.

Odpuszczanie stali stopowej SW7M i stali węglowej 45.

Wyniki pomiarów twardości stali stopowej SW7M i stali węglowej 45 w stanie zahartowanym przed odpuszczaniem. Badanie przeprowadzone metodą Rockwella ( skala C, penetrator - stożek diamentowy, 150 kG ).

	Stal 45	Stal SW7M
1	52	59
2	45	55
3	33	76
4	54	50
5	56	54
Średnia wartość	48	58

Wyniki pomiarów twardości stali stopowej SW7M i stali węglowej 45

w stanie zahartowanym po odpuszczaniu. Badanie przeprowadzone metodą Rockwella ( skala C, penetrator - stożek diamentowy, 150 kG ).

Badanie przeprowadziliśmy po uprzednim wygrzaniu po jednej z próbek

w trzech różnych temperaturach ( 200°C, 350°C, 550°C ) a następnie

po ochłodzeniu ich w powietrzu do temperatury otoczenia.

	200°C		350°C		550°C
		45	SW7M	45	SW7M	45	SW7M
1	46	57	37	47	25	65
2	49	56	32	49	15	61
3	42	60	27	55	17	63
4	47	62	35	60	21	59
5	44	59	33	47	19	64
Wartość średnia	45	58	32	51	19	62

Interpretacja wyników.

W tabeli umieszczonej powyżej przedstawione są wyniki pomiaru twardości dwóch próbek w stanie zahartowanym przed odpuszczaniem. Wynika z niej, że średnie wartości twardości obydwu próbek niewiele od siebie odbiegają, różnica wynosi około 10 HRC.

Następna tabela zawiera wyniki pomiarów twardości próbek po zakończonej operacji odpuszczania. Z pomiarów wynika, że o ile przy temperaturze odpuszczania 200°C średnia wartość twardości dla stali 45 i stali SW7M są podobnego rzędu jak przed odpuszczaniem ( różnica twardości pozostaje w takim samym stosunku jak przed odpuszczaniem, niewielki spadek średniej twardości możemy zauważyć dla stali 45, średnia wartość dla stali SW7M pozostaje niezmienna).

Przy temperaturze odpuszczania 350°C można zauważyć, że średnia wartość twardości w przypadku obu próbek zmniejszyła się, ponadto można zauważyć, że twardość stali 45 obniżyła się w znacznie większym stopniu niż stali stopowej SW7M.

Przy temperaturze odpuszczania 550°C wystąpił bardzo ciekawy przypadek, średnia wartość twardości stali węglowej 45 przyjmuje jeszcze niższe wartości niż dla temperatury odpuszczania 350°C. Natomiast średnia wartość twardości dla stali stopowej SW7M zwiększyła swoje wartości i jest wyższa niż dla próbki w stanie zahartowanym przed odpuszczaniem. Nastąpiło w tym przypadku utwardzenie materiału - zwane utwardzeniem wtórnym.

Zamieszczone wyniki i interpretacja wyników została zilustrowana wykresem twardość - temperatura odpuszczania.

Wnioski

Odpuszczanie polega na nagrzaniu zahartowanej uprzednio stali do temperatury niższej od A₁ i wytrzymaniu w tej temperaturze przez czas konieczny do zajścia przemiany. Główną i najistotniejsza przemianą, jaka zachodzi w zahartowanej stali, jest rozkład martenzytu, który pozostawał w stanie równowagi metastabilnej, w mieszaninę faz złożoną z ferrytu i węglików.

3

---