IMG'8 279 (2)

278 12. Przemiana martcnzytyczna

wyraźne zmniejszenie umocnienia (wytrzymałości i twardości), ale dobrą ciągli*^ Zmiany tych właściwości mechanicznych są wynikiem malejącej dyspersji węgljty.

Zmianom podlega większość gatunków stali. Odmiennie zachowują się nieliczni gatunki stali wysokostopowych o dużej zawartości pierwiastków węglikotwórczyd, Jak już wspomniano, w stalach tych powyżej 400"C następuje zarodkowani, drobnodyspersyjnych węglików i tworzenie się węglików „in situ", powodują wzrost twardości (umocnienie dyspersyjne) taki, że może być ona większa ^ wyjściowej twardości struktury martenzytycznej (rys. 12.16). Jest to zjawisko twardości wtórnej, występujące w stalach zawierających więcej od 12% Cr, 5% Mo lub 1 % V albo kombinacje tych pierwiastków. Zjawisko twardości wtórnej nu istotne znaczenie dla narzędzi.

Pomimo zastosowania ograniczonego w praktyce do stopów żelaza znaczenie umocnienia martenzytycznego jest duże, ponieważ stosując ulepszanie cieplne, tj bezpośrednio po sobie zabiegi hartowania i odpuszczania, można kształtować właściwości mechaniczne stali, w tym stosunek RJR_m w szerokim przedziale, na żądanym poziomie.

Cechą szczególną umacniania martenzytycznego, uzależnioną od składu stali,jest ograniczona głębokość umocnienia. Jest to wynik mechanizmu przenoszenia ciepła oraz właściwości cieplnych stali. Jak wiadomo, warunkiem przebiegu przemian; martenzytycznej jest chłodzenie stali z szybkością większą od krytycznej. Tymczasem w danym ośrodku i w warunkach chłodzenia szybkość oziębiania przedmiotu, największa na jego powierzchni, zmniejsza się w miarę oddalania się od powierzchni w kierunku osi przekroju. W rezultacie warunek umożliwiający przemianę martenzy. tyczną w rzeczywistości jest spełniany tylko dla warstwy powierzchniowej określonej grubości (rys. 12.18), zależnej od składu stali i środka chłodzącego. Zdolność stali do

Rys. 12.18. Szybkość chłodzenia

1 - na powierzchni, 2 - w osi przekroju, 3 - szybkość krytyczna chłodzenia

hartowania się w głąb, zwana hartownością, określa w przybliżeniu głębokość umocnienia martenzytycznego. Wpływ pierwiastków stopowych na hartowność (głębokość umocnienia martenzytycznego) stali przedstawiono na rys. 12.19. Wyróżnia się dwie grupy stali: płytko hartujące się podlegają silnemu umocnię-

Rys. 12.20. Krzywe hartowności stali I - płytko hartującej się, 2 - głęboko hartującej się

mu w cienkiej warstwie powierzchniowej, bardzo gwałtownie przechodzącej w nie-umocnioną strukturę rdzenia (rys. 12.20), oraz głęboko hartujące się podlegają nieco mniejszemu umocnieniu, ale w warstwie powierzchniowej znacznej grubości, łagodnie przechodzącej w nieumocnioną strukturę rdzenia (rys. 12.20). Głębokość umoc-I nieniajes! bardzo istotna podczas obliczeń wytrzymałościowych konstrukcji. Zakla-da % bowiem, iż każdy punkt przekroju elementu ma jednakową wytrzymałość, odpowiadającą przyjętej wartości naprężenia dopuszczalnego. Za granicę warstwy zahartowanej (umocnionej) przyjmuje się punkt przekroju o strukturze pólmartenzy-ipitjlj.zawierającej co najmniej 50% martenzytu. Strukturze półmartehzytycznej ' odpowiada tzw. twardość krytyczna (rys. 12.16).

Z przytoczonych rozważań wynika, że sposobem umożliwiającym zabezpieczenie ą przed ograniczoną głębokością umocnienia martenzytycznego jest dobieranie odpowiedniego gatunku stali, o średnicy krytycznej odpowiadającej spodziewanemu przebojowi elementu. Średnicę pręta o strukturze półmartenzytycznej w osi prze-kroju nazywa się średnicą krytyczną. Jest to wartość charakteryzująca liczbowo birtomść (przy określonym środku chłodzącym) danego gatunku stali.