234 (4)

Dyfuzja węgla w ciekłej stali zachodzi szybko, natomiast w stanie stałym znacznie wolniej. Dlatego też w obszarze warstwy nadtopionej występuje bardzo stromy gradient koncentracji składników od powierzchni cięcia do materiału podstawowego (rys. 93, 9.4). Głębokość występowania tych zmian jest różna i waha się od 0,02 do 0,3 mm. Wpływają na nią warunki cięcia, oraz skład chemiczny ciętej stali. Grubość warstwy wykrystalizowanej (o zmienionym składzie chemicznym) wzrasta nieznacznie ze wzrostem prędkości cięcia oraz bardzo wyraźnie z podwyższeniem zawartości węgla w ciętej stali [37]. Schemat zmian struktury przy powierzchni przecinanej stali ilustruje rysunek 9.5.

Nadtopiona warstwa stali jest więc wysokowęglowym stopem, który przy dużej szybkości odprowadzania ciepła do materiału rodzimego daje strukturę żeliwa białego i martenzytu. Struktura ta jest skłonna do tworzenia pęknięć w czasie chłodzenia, zarówno na ciętej powierzchni, jak też bezpośrednio pod powierzchnią. Duże szybkości chłodzenia i tworzenie struktury martenzytycznej pod warstwą nadtopioną, powoduje powstanie znacznych naprężeń ściskających na powierzchni i rozciągających bezpośrednio pod powierzchnią ciętą [39]. Obecność strefy nawęglonej i zahartowanej powoduje, że próbki z ciętymi krawędziami posiadają niską wytrzymałość zmęczeniową [40] oraz niską odporność na zginanie [30, 39]. W stalach o podwyższonej wytrzymałości zawierających około 0,5% niklu w strefie przypowierzchniowej obserwuje się znaczne wzbogacenie w nikiel (do około 13%) [30], w wyniku czego uzyskuje się strukturę austenityczno-martenzytyczną o niższej twardości i wyższej ciągliwości niż obszary położone głębiej (rys. 9.4).

234