Sprawozdanie

1. Definicje

Hartowność stali to zdolność do tworzenia struktury martenzytycznej, której twardość zależy głównie od zawartości węgla. Zarówno węgiel jak i wszystkie składniki stopowe poza kobaltem, zwiększają hartowność stali. Podobnie jak wzrost ziarna i jednorodność oziębionego austenitu.

Hartowanie zwykłe martenzytyczne to takie hartowanie, kiedy to przebig chłodzenia przedmiotu od temperatury wygrzewanie do temperatury poniżej przemiany martenzytycznej odbywa się w sposób ciągły, bez gwałtownej zmiany szybkości chłodzenia. Szybkość chłodzenia musi umożliwić przynajmniej częściowe dojście przechłodzonego austenitu do przemiany martenzytycznej (większa lub nieco mniejsza od prędkości krytycznej).

Hartowanie stopniowe polega na chłodzeniu przedmiotu w co najmniej dwóch ośrodkach chłodzących. Ośrodek pierwszy jest o temperaturze wyższej od temperatury końca przemiany martenzytycznej, zaś drugi ośrodek o temperaturze niższej.

Hartowanie izotermiczne polega na chłodzeniu materiału do temperatury leżącej powyżej przemiany martenzytycznej i przetrzymywaniu w tej temperaturze tak długo, aż nastąpi całkowite przejście austenitu w bainit.. Następnie chłodzimy materiał w innym ośrodku z dowolną prędkością.

Wykres CTP przedstawia przemianę austenitu pod wpływem chłodzenia.

gdzie:

M_s - temperatura końca przemiany martenzytycznej

V_kr- jest to minimalna prędkość chłodzenia umożliwiająca przemianę martenzytyczną

Odległość między liniami początku i końca przemiany określa szybkość przemiany austenitu.

Z krzywych CTP możemy wywnioskować że poniżej temperatury A₁ trwałość austenitu jest bardzo duża dlatego mała jest szybkość przemiany, wraz ze wzrostem chłodzenia szybkość przemiany wzrasta osiągając największą wartość w zakresie od 550 ÷ 600°C. W skutek dalszego obniżania temperatury szybkość przemiany austenitu maleje. W temperaturze ok. 250 °C austenit osiąga ponownie dużą trwałość a szybkość jego rozkładu spada do minimum. W temperaturze odpowiadającej linii M_s następuje tzw. przemiana martenzytyczna. Jest ona bezdyfuzyjna i zachodzi w bardzo ,ałym okresie czasu.

2. Przebieg ćwiczenia.

Na ćwiczeniach mieliśmy zahartować trzy próbki różnego rodzaju stali o różnej zawartości węgla i różnej twardości:

• R45 - stal węglowa konstrukcyjna wyższej jakości ogólnego przeznaczenia o zawartości węgla równej 0,45%;

• H65 - stal węglowa konstrukcyjna wyższej jakości ogólnego przeznaczenia o zawartości węgla równej 0,65%;

• N11E - stal węglowa narzędziowa płytko hartująca się o zawartości węgla równej 1,1%.

Przed rozpoczęciem hartowania zbadaliśmy twardość próbek metodą Rockwella. Otrzymane wartości przeliczyliśmy je na skalę Vickersa, w celu możliwości porównania z twardością osiągnięto na skutek hartowania. Otrzymaliśmy następujące wyniki:

Próbka	HRB		HV
		I próba	II próba	Średnie
R45	91,5	87	190
H65	79	83	160
SN11E	89	83	177

Z wykresu zakresu temperatur hartowania stali węglowych określiliśmy dla poszczególnych próbek temperatury hartowania:

R45 - 850-930°C;

H65 - 790-860°C;

SN11E - 750-82°C.

Następnym włożyliśmy próbki do pieca (po dwie próbki każdego rodzaju stali). Po upływie ok. 10 minut wyjmowaliśmy próbki z pieca i chłodziliśmy je w wodzie i oleju. Po ochłodzeniu wyjmowaliśmy próbki z wody i oleju, czyściliśmy je za pomocą papieru ściernego. Pomiaru twardości po hartowaniu dokonywaliśmy również metodą Rockwella, lecz tym razem w skali HRC, którą następnie przeliczyliśmy na jednostki twardości w skali Vickersa. Wyniki zostały przestawione w tabeli:

Próbka	Hartowanie w wodzie		Hartowanie w oleju
		HRC	HV	HRC	HV
R45	58,5	670	27	279
H65	54	577	52	544
SN11E	62	746	37	363

Następnie porównaliśmy twardość próbek przed i po hartowaniu, w skali Vickersa. Zostało to przedstawione zarówno w tabeli, jak i na wykresie.

Próbka	HV
		Przed hartowaniem	Hartowanie w wodzie	Hartowanie w oleju
R45	190	670	279
H65	160	577	544
SN11E	177	746	363

III. Wnioski

Dzięki ćwiczeniu mogliśmy w praktyce poznać proces hartowania stali. Na podstawie wyników widać, iż na twardość zahartowanej stali ma wpływ zarówno zawartość węgla jak i rodzaj ośrodka chłodzącego. Próbki chłodzone w wodzie, uzyskały w większości przypadków znacznie większą twardość od próbek chłodzony w oleju, co świadczy o tym, iż woda znacznie szybciej odprowadzała ciepło podgrzanych próbek, a zatem prędkość samego procesu była znacznie większa.

---