94 (123)

188 Lidia Pękalska, Grzegorz Pękalski

bainityczną, a powstającą w jej wyniku mieszaninę przesyconego ferrytu i węglików żelaza nazywa się bainitem. W zależności od temperatury powstania struktura ta przyjmuje różne postacie: bainit górny - pierzastą, a bainit dolny iglastą - zbliżoną do martenzytu.

Przemiana austenitu zachodząca przy szybkościach chłodzenia większych od szybkości krytycznej (K_łr) i przy dużych przechodzeniach ma charakter bezdyfuzyj-ny. Przebiega ona pomiędzy temperaturą M, (początek przemiany) a (koniec przemiany) i nazywa się przemianą maternzytyczną. Produktem tej przemiany jest przesycony roztwór węgla w żelazie a, który nazywa się martenzytem. Temperatura M, i M_f ulega obniżeniu wraz ze zwiększeniem zawartości węgla w stali. Począwszy od 0,5%

C przemiana martenzytyczna kończy się w temperaturze niższej niż temperatura otoczenia (przy większych zawartościach węgla nawet w temperaturze ujemnej).

Oziębianie austenitu kończy się zazwyczaj w temperaturze otoczenia i dlatego w stalach zawierających więcej węgla pozostaje pewna ilość austenitu nieprzemienionego.

Wykresy CTP, mają duże znaczenie teoretyczne i praktyczne. Można na ich podstawie określić krytyczną szybkość chłodzenia, warunki obróbki cieplnej (szczególnie takiej, w której przewidywane jest izotermiczne wygrzewanie). Podaje się także na nich rodzaj struktury i jej twardość. Ich wadą jest jednak to, źe nie można ich stosować bezpośrednio do określania struktury uzyskiwanej w czasie ciągłego chłodzenia w rzeczywistych ośrodkach chłodzących (rys. 13.2b). Na wykresach CTP_c linie początku i końca przemian są położone w niższej temperaturze i przesunięte w kierunku dłuższego czasu, dłuższy jest też czas trwania przemiany. Określa się na nich obszary istnienia odpowiednich faz i struktury (wraz z ich udziałami procentowymi). Podawana jest także twardość stali po określonym przebiegu chłodzenia.

Jednym z ważnych parametrów warunkującym prawidłowy przebieg obróbki cieplnej stali jest dobór temperatury hartowania.

“SP

%'■

.ifa

%

Hartowanie polega na bezdyfuzyjnej przemianie austenitu w martenzyt. Strukturą wyjściową do hartowania musi być austenit. Jego cechy rzutują na właściwości martenzytu, dlatego też powinien on być austenitem jednorodnym oraz drobnoziarnistym.

Z tego względu temperaturę hartowania (rys. 13.3) przedeutektoidalnych stali niestopowych określa sie w przedziale temperatury od 30 do 50 °C, wyższych niż temperatura An (linia GS na wykresie Fe-FejC).

Nieco inaczej zagadnienie doboru temperatury hartowania przedstawia się dla stali zaeutektoidalnych. Gdyby je hartować z temperatury występowania jednorodnego au-stenitu (powyżej temperatury ^_cm), w ich strukturze wystąpi, oprócz martenzytu, zwięk-^^ szająca się z zawartością węgla pewna ilość austenitu nieprzemienionego. Jego znaczna zawartość w strukturze jest zjawiskiem niekorzystnym zc względu na lokalne zróżnicowanie twardości stali po zahartowaniu. Drugim negatywnym skutkiem hartowania z temperatury wyższej niż jest możliwość rozrostu ziaren austenitu. Powoduje to powstanie gruboiglastcgo martenzytu i zwiększenie kruchości materiału po hartowaniu. Dlatego stale zaeutektoidalne powinny, przed hartowaniem, być poddawane wyżarzaniu sferoidyzującemu, a następnie hartowane z temperatury od 30 do 50 °C wyż-

szej niż temperatura A_ci- W tej temperaturze ich struktura składa się wtedy z austenitu o zawartości węgla wynoszącej 0,77% C oraz skoagulowanych wydzieleń FejC (nie tworzących ciągłych otoczek na granicach ziaren). W czasie chłodzenia austenit ulega przemianie martenzytycznej i po hartowaniu w stalach zacutektoidalnych uzyskujemy struktury składające się z martenzytu, skoagulowanego cementytu oraz niewielkiej ilości austenitu szczątkowego.

0    0.2 0,4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

Zawartość węgla (%]

Rys. 13.3. Temperatura harowania i odpuszczania stali niestopowych na tle fragmentu wykresu Fe-FcjC [5J

Odpuszczanie stali. Struktury uzyskane w wyniku hartowania są strukturami me-tastabilnymi, ale trwałymi w temperaturze otoczenia. Podwyższenie temperatury powoduje w nich reaktywację procesów dyfuzyjnych, a co za tym idzie wydzielanie nadmiaru węgla z martenzytu i utworzenie węglików (cementytu), przemianę austenitu szczątkowego oraz zanik defektów sieci.

Całość tych niejednocześnie zachodzących procesów nazywa się odpuszczaniem. Zabiegi odpuszczania stosuje się po hartowaniu i jest to końcowy, decydujący o ostatecznych właściwościach stali etap obróbki cieplnej. Polega on na nagrzaniu uprzednio zahartowanej stali do temperatury nie wyższej niż temperatura Aq\ (rys. 13.3), wygrzewaniu w czasie od 30 minut do kilku godzin i na ochłodzeniu do temperatury otoczenia. Kolejne przemiany zachodzące podczas odpuszczania widoczne są dobrze na krzywych dylatomet-ycznych - rys. 13.4. Do ich interpretacji wykorzystuje się to, żs austenit ma najmniejszą, perlit pośrednią, a martenzyt największą

R