Nazwisko i Imię		Laboratorium z Metaloznawstwa
Temat: Badanie hartowności stali .
Grupa:	Data:	Ocena	Podpis:

Hartowność jest to zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej . Własność ta jest ściśle związana z jej krytyczną szybkością chłodzenia ; im v_k jest większa, tym hartowność mniejsza .

Prędkość krytyczna jako styczna do krzywej początku przemiany dyfuzyjnej

austenitu .

Z pojęciem hartowności wiążą się następujące cechy :

- głębokość hartowania ,

- maksymalna twardość uzyskana na powierzchni,

- skłonność do tworzenia rys i pęknięć hartowniczych .

Głębokość hartowania wiąże się z różnymi prędkościami chłodzenia na przekroju hartowanego elementu .

Średnicą krytyczną nazywa się maksymalną średnicę pręta, przy której zostanie zahartowany na wskroś, jest to podstawowe kryterium hartowności .Natomiast za warstwę zahartowaną uważa się strefę, w której znajduje się co najmniej 50 % martenzytu (kryterium półmartenzytyczne) .

Twardość stali po zahartowaniu zależy, oprócz prędkości chłodzenia, również od zawartości węgla w stali .Na twardość martenzytu wpływa głównie zawartość węgla, natomiast wpływ pierwiastków stopowych jest nieznaczny .

Dla stworzenia kryterium hartowności niezależnego od szybkości chłodzenia zostało wprowadzone pojęcie idealnej średnicy krytycznej D_ki . Jest maksymalna średnica pręta zahartowanego na wskroś w hipotetycznym ośrodku o nieskończenie dużej zdolności chłodzenia .

Do określania hartowności stosuje się dwie metody :

- metoda obliczeniowa Grossmana,

- metoda hartowania od czoła Jominy'ego .

Metoda obliczeniowa polega na liczbowym ujęciu wpływu składu chemicznego stali i wielkości ziarna austenitu na hartowność stali .

Metoda hartowania od czoła polega na zahartowaniu od czoła próbki cylindrycznej o średnicy 25 mm i dł. 100 mm (z kołnierzem) strumieniem wody wypływającym z dyszy o średnicy 12,5 mm . Po zahartowaniu zeszlifowuje się po 0,4 * 0,5 mm wzdłuż tworzącej próbki i dokonuje się pomiaru twardości metodą Rockwella na skali C . Następnie sporządza się wykres hartowności stali w układzie twardość HRC - odległość od czoła .Znając twardość strefy półmartenzytycznej dla badanej stali możemy znaleźć odległość od czoła , w której występuje struktura zwierająca 50 % martenzytu , czyli tzw. odległość krytyczną l_k . Z kolei na podstawie wykresu D_ki od l_k można określić idealną średnicę krytyczną lub średnicę krytyczną dla dowolnego ośrodka chłodzącego .

W ćwiczeniu została użyta stal 40H o zawartości 0,4 % C . Podgrzewano ją do temp 850 *C w czasie 15 min .Następnie chłodzono od czoła .Po zeszlifowaniu warstwy około 0,4 mm odczytano twardość Rockwella na skali C . Wyniki podano w tabeli :

Lp.	LK	HRC
1	2	51
2	4	53
3	7	45
4	10	37
5	14	35
6	17,5	28
7	20	28
8	23,5	29
9	27	24
10	34	20
11	43	20

Dla strefy półmartenzytycznej 40H 0,4 %C twardość wynosi : 40 HRC z wykresu wpływu zawartości węgla na twardość strefy półmartenzytycznej .

Odczytujemy odległość krytyczną l_k dla 40 HRC z otrzymanego wykresu hartowania .

Na podstawie wykresu D_ki od l_k określamy idealną średnicę krytyczną :

l_k= 9 mm

D_k = 55 mm

D_ki = 70 mm

Wnioski :

Hartowność jest ważną charakterystyczną cechą stali, gdyż pozwala na racjonalny dobór stali w zależności od przekroju hartowanego elementu, tak aby nastąpiło jego zahartowanie na wskroś .Tak więc powinno się stosować stal o dużej hartowności na elementy o dużym przekroju , a stal o małej na przedmioty o małym przekroju , aby maksymalnie wykorzystać własności stali i otrzymać odpowiednią strukturę po zahartowaniu . Po wykonaniu wykresu hartowania od czoła, odczytaliśmy wartość odległości krytycznej l_k = 9 mm, czyli jest to odległość, w której wystąpi 50 % martenzytu; a następnie D_k = 55 mm średnica krytyczna przy jakiej dana stal będzie spełniać kryterium półmartenzytyczne oraz D_ki = 70 mm . Dla danego gatunku stali podaje się tzw. pasmo hartowności, które uwzględnia rozrzut hartowności wynikający z dopuszczalnych odchyłek składu chemicznego , wielkości ziarna austenitu .Krzywe hartowania powinny mieścić się w obrębie pasma .Wynik czyli wykres hartowania od czoła mieści się całkowicie w paśmie hartowności dla podanej stali .

---