IMG08 309 (2)

308    14. Wpływ mikrostruktury na właściwości stopów

14.3. Wpływ mikrostruktury na właściwości technologiczne    309

Gruboziarnistość stali połączona z niejednolitą wielkością ziarna i nierównomierną twardością powoduje nierównomierność odkształceń, naderwania i tzw. lia* płynięcia na powierzchni wytłoczek (tzn. różnice grubości i chropowatość powierzchni).

Gruboziarnistość mosiądzu powoduje charakterystyczną chropowatość powiefl-

tualnic MnS (temperatura topnienia 1620°C), rozłożonych głównie na granicach ziarn austenitu. Siarczek żelaza tworzy z żelazem eutektykę o temperaturze topniej 988°C, toteż w czasie walcowania lub kucia powyżej 1000°C, a zwłaszcza 1200’ę wtrącenia FeS i eutektyki FeS-Fe są w stanie ciekłym i powodują pękanie stali. Ujemny wpływ niklu jest spowodowany jeszcze niższymi temperaturami topnienia NiS — ok. 900°C, a eutektyki NiS-Fe — ok. 645°C. Kruchości na gorąco przeciwdziała mangan dzięki wyższej temperaturze topnienia siarczku MnS noszącej 1620°C.

Wadę kruchości na gorąco może również powodować wodór, szczególik w obecności niklu oraz niklu i chromu, przez tworzenie tzw. płatków. Wada u polega na tworzeniu się licznych mikropęknięć, widocznych na przełomie w posłań jasnych, błyszczących okrągłych plamek inicjujących pękanie materiału poda* walcowania lub kucia.

Podatność do obróbki plastycznej na zimno — tłoczenia, której poddaje ią blachy, nosi nazwę tloczności. Jest to złożona cecha materiału, określana za pomocą różnych prób technologicznych, z których najbardziej rozpowszechniona jest próba Erichsena. Wyniki każdej z takich prób charakteryzują podatność blachy do produkcji określonego typu wytłoczek i nie można ich uogólniać. Rozpowszechnię, nie próby Erichsena spowodowane jest zarówno jej prostotą (wytłaczanie w próba blachy na specjalnej prasie kulistego wgłębienia aż do pojawienia się makroskopowego pęknięcia), jak i stosunkowo dobrym określaniem podatności blachy do tłoczenia wytłoczek o kształcie brył obrotowych.

Dobra tłoczność wymaga materiału o jednorodnej, drobnoziarnistej strukturze, wolnej od tekstury rekrystalizacji i pasmowości. Wydłużenie odznacza się, jal wspomniano, bardzo silną anizotropią, obserwowaną w steksturowanych blachach Nierównomierne odkształcanie się blachy' zmienia kształt wytłoczek (rys. 14.4) i wymaga stosowania nadmiaru materiału oraz dodatkowej operacji obcinania krawędzi wytłoczek. Struktura pasmowa pogarsza podatność blachy do tłoczenia, ponieważ potęguje działanie anizotropii.

Rys. 14.4. Wytłoczki: a) z blachy izotropowej, b) z blachy anizotropowej

_fl,#i wytłoczek, tzw. „groszkowatość”, wywołaną anizotropią wydłużenia poszczególnych ziarn.

Tłoczność blach stalowych niskowęglowych wyraźnie pogarsza segregacja wydzieleń cementytu trzeciorzędowego: skupienia na granicach ziarn, rozkład pasmowy, a nawet płytkowy kształt wydzieleń.

Podatność materiału do spawania, tzw. spawalność, stosunkowo słabo zależy od jego mikrostruktury, ponieważ materiał w trakcie spawania ulega lokalnemu stopieniu. Bez porównania silniejszy wpływ wywiera na spawalność skład chemiczny, przesądzający o plastyczności, rozszerzalności cieplnej i przewodności cieplnej niateriahi, a w przypadku stali ponadto o szybkości krytycznej chłodzenia. Pierwsza grupa wymienionych czynników decyduje o tworzeniu się naprężeń w strefie spoiny. Natomiast krytyczna szybkość chłodzenia decyduje o utwardzaniu się i kruchości spoiny oraz strefy wpływu ciepła.

Ogólnie lepszą spawalnością odznaczają się struktury jednofazowe, a gorszą - struktury wielofazowe, zawierające wydzielenia kruchych wysokotopliwych faz, trudno rozpuszczalnych w osnowie stopu, jak np. tlenki lub węgliki w stalach stopowych.

Wreszcie podatność do obróbki cieplnej stali zależy w pewien sposób od struktury wyjściowej. Drobnoziarnista struktura ferrytyczno-perlityczna w czasie nagrzewania po przemianie eutektoidalnej (austenityzowania) zapewnia drobnoziarnisty austenit. Łatwiej od gruboziarnistego ulega on następnie przemianom dyfuzyjnym i przemianie martenzytycznej. Następnie drobnoziarnisty austenit po przemianie martenzy-tycznej zapewnia drobnoiglasty martenzyt (zwany skrytoiglastym albo bezpostaciowym), który przy jednakowej twardości odznacza się znacznie mniejszą kruchością od martenzytu gruboiglastego.

Z drugiej strony niecałkowita austenityzacja stali (zbyt niska temperatura lub zbyt krótki czas) prowadzi do niecałkowitego rozpuszczenia wydzieleń węglików i w konsekwencji powoduje szybszą przemianę podczas chłodzenia. Nie rozpuszczo? ne wydzielenia ułatwiają heterogeniczne zarodkowanie nowych faz, czyli przyspieszają przemiany dyfuzyjne oraz podwyższają temperaturę początku przemiany martenzytycznej M,.

Wyniki obróbki cieplnej (ulepszanie cieplne) i cieplno-chemicznej (nawęglanie) są tym lepsze i wykazują tym mniejszy rozrzut, im drobniejsza i bardziej jednorodna była wyjściowa struktura materiału. W celu uzyskania takiej mikrostruktury poddaje się zwłaszcza odkuwki surowe łub zgrubnie obrobione wstępnej obróbce cieplnej.

Przedstawione zagadnienia mają duże znaczenie w produkcji wielkoseryjnej i masowej. W takich warunkach poddanie materiału lub półwyrobów określonym zabiegom obróbki cieplnej, mającym na celu zapewnienie mikrostruktury podatniej-szej do przewidywanych zabiegów technologicznych, prowadzi do oszczędności. Mianowicie, zmniejsza się zużycie narzędzi, skraca czas obróbki, otrzymuje lepszą gładkość powierzchni wyrobów oraz zmniejsza się liczbę braków. Wyroby gotowe lub przed ostatecznym wykończeniem pbddaje się ponownie obróbce cieplnej, której Kłem jest nadanie wymaganych właściwości mechanicznych.