++Właściwości w I,II,III,IV stadium odpuszczania++

*stadium pierwsze - do ok. 200º C

-struktura: martenzyt odpuszczania(mieszanina lekko przesyconego iglastego ferrytu [Fp] + koherentne wydzielenia węglika [ε] + austenit szczątkowy [γsz])

-właściwości: Rm, R0,2, HRC nadal pozostają wysokie- malejące umocnienie roztworowe zastępowane przez nowe umocnienie wydzieleniowe

-ciągliwość (A,K,Z) nadal niewielka, ale zdecydowanie wyższa niż martenzytu hartowania,

*stadium drugie- ok. 200-300º C

-objętość rośnie, zanika austenit szczątkowy

-struktura nadal martenzytu odpuszczania (mieszanina jeszcze mniej przesyconego iglastego ferrytu + koherentne wydzielenia węglika [ε]

-właściwości: Rm, R0,2, HRC - lekko maleją (wyższa temperatura, mniej przesycony ferryt, mniejsza dyspersja węglika)

-udarność (K) - od około 250º C zaczyna spadac (nieodwracalna kruchosc odpuszczania) przypuszczalnie jest to spowodowane prawie ciagłą otoczka weglika wzdluz bylych ziaren austenitu

*stadium III- ok. 300-400

-objętość maleje, zanika przesycanie ferrytu, zarodkuje cementyt

-struktura: troostyt odpuszczania (martenzyt srednio odpuszczony- mieszanina iglastego, pomartenzytycznego ferrytu + niekoherentne ziarna cementytu)

-właściwości: Rm, R0,2, HRC szybko maleja, jednak ich wartosci pozostaja dosc wysokie

-ciagliwosc (K,A,Z): wolno rosnie, jednak jej wartosci sa nadal stosunkowo niskie.

*stadium IV ok. 400

-ziarenka cementytu koaguluja, czyli staja się widoczne przy powiekszeniach mikroskopu optycznego, rekrystalizacja zgniotu fazowego

-struktura do ok. 650- sorbit odpuszczania

od 650 - po dlugim wyzarzaniu sferoidyt

-właściwości sorbitu odpuszczania: Rm i R0,2 zdecydowanie wyzsze niż dla stanu przed hartowaniem, ciagliwosc wyzsza niż dla stanu poczatkowego, twardosc umozliwia stosunkowo latwe skrawanie

++ hartowanie objetosciowe++

++ Odpuszczanie++

Zabieg odpuszczania wykonujemy niezwłocznie po hartowaniu. Temp odpuszczania dobiera się zaleznie od uzyskania planowanych wlasnosci przedmiotu. Czas odpuszczania trwa zwykle 1-2,5h. W praktyce kazde 25mm materialu to 1h odpuszczania. Korzystniejsze jest dluzsze odpuszczanie w nizszej temperaturze.

*odpuszczanie niskie 150-250-martenzyt odpuszczania

-zmniejsza naprezenia hartownicze

-zachowanie wysokiej twardosci i wytrzymalosci Rm i R0,2 ale bardzo mala ciagliwosc

-zastosowanie gdy wymagamy duzej twardosci i odpornosci na scieranie oraz godzimy się na niewielka ciagliwosc

*odpuszczanie srednie 350-500 troosyt odpuszczania

-zapewnia jeszcze wysoka wytrzymalosc

-wzrost ciagliwosci nie jest duzy

-zmniejszenie twardosci, ale skrawalnosc nadal utrudniona

-zastosowanie:gdy wymagamy znacznej granicy sprezystosci i godzimy się na mala ciagliwosc

*odpuszczanie wysokie 500-650 C

-najlepsze skojarzenie wlasnosci wytrzymalosciowych oraz ciagliwosci

-Rm i R 0,2 zwykle wieksza o 30-50%

-udarnosc o ponad 20% wieksza

-twardosc która umozliwia skrawanie

hartowanie +wysokie odpuszczanie=ulepszanie cieplne

zastosowanie:do stali maszynowych srednioweglowych

++hartownosc++

Zdolnosc materialu do utwardzania się w głąb w wyniku oziębiania

Dla stali jest to zdolnosc do tworzenia struktury martenzytycznej podczas chłodzenia od temperatury austenityzowania.

Zalezy ona od:

-składu chemicznego,

-wielkosci ziaren

-jednorodnosci austenitu

-obecnosci nierozpuszczonych faz

++azotowanie++

Polega na nasyceniu warstwy wierzchniej azotem w wyniku czego uzyskuje się dużą twardość (900-1200 HV) i odporność na zmęczenie. Tak dużą twardość można osiągnąć jedynie na specjalnych stalach do azotowania zawierających Cr, Mo, Al. Ponieważ azotowanie przeprowadza się w niezbyt wysokiej temperaturze (ok. 550 ),stal uprzednio poddaje się ulepszeniu. Stosuje się atmosfere zdysocjowanego amoniaku w ktorej wystepuja aktywne atomy azotu.w wyniku tego nastepuje ich dyfuzja oraz tworzenie się azotkow pierwiastkow stopowych i zelaza. Azotowanie jest obrobka kosztowna, gdyz jest dlugotrwala i jest stosowana w przypadku szczególnie odpowiedzialnych elementow.

++cel wprowadzania innych pierwiastkow++

wprowadzajac do żelaza dodaatki stopowe możemy zmieniac jego wlasnosci w szerokich granicach. Każdy pierwiastek zmienia okreslona wlasnosc w charakterystyczny dla niego sposób, przy czym zmiana ta jest zależna od ilości dodatku stopowego. Pierwiastki stopowe sprawiają, że obróbka cieplna bardziej efektywnie wpływa na własności mechaniczne. Niektóre dodatki takie jak krzem mangan i aluminium wystepuja w prawie kazdej stali i sa konieczne do zniwelowania szkodliwych skutkow domieszek tlenu i siarki. W stalach konstrukcyjnych pierwiastki maja na celu glownie zwiekszenie hartownosci w stalach narzedziowych uodpornienie stali na odpuszczajace dzialanie ciepla i zwiekszenie odpornosci na korozje elektrochemiczna lub gazowa a także poprawienie zarowytrzymalosci. Pierwiastki stopowe wykorzystuje się tajze do nadania stalom specjalnych wlasnosci fizycznych.

Mogą być one rozmieszczone w nastepujacych fazach: rozpuszczac w ferrycie lub austenicie, tworzyc wegliki, azotki, weglowodorki, tworzyc fazy miedzymetaliczne z zelazem lub samym soba, tworzyc zwiazki z domieszkami i znajdowac się we wtraceniach niemetalicznych. W nielicznych przypadkach wystepuja w stanie wolnym

Wpływ pierwiastków stopowych na własności zależy w znacznym stopniu od tego w jakiej fazie dany pierwiastek stopowy występuje. Te które znajduja się w roztworach stałych wpływają na własności mechaniczne tych faz, na położenie temperatur i szybkość dyfuzji a także na przemianę martenzytyczną i skłonność do odpuszczania. Wchodzenie pierwiastkow do innych faz zubaża roztwór stały w te pierwiastki a z drugiej strony mogą mieć różny wpływ na własności mechaniczne. Najczęściej działają one umacniająco na metal chociaz zmniejszają znacznie plastyczność stali. Tworząc związki z domieszkami, ułatwiają ich usuwanie ze stali, dlatego są powszechnie używane do odsiarczenia i odtlenienia stali.

Wpływ pierwiastków stopowych na hartowność przejawia się w ich oddziaływaniu na wielkość ziarna austenitu, niejednorodność austenitu, powodują jednocześnie wzrost hartowności, natomiast rozdrobnienie ziarna działa przeciwnie,gdyż zarodki przemiany dyfuzyjnej powstają heterogenicznie na granicach ziarn. Z tych samych powodów obecność innych faz w austenicie zmniejsza hartowność. Najsilniej hartowność zwiększają mangan,chrom i molibden. Słabo działają krzem i miedź.

+++Wpływ pierwiastków stopowych na proces odpuszczania+++

Stale węglowe po zahartowaniu są mało odporne na odpuszczające działanie ciepła i po podgrzaniu do temp ponad 200 C szybko tracą twardość co jest ich poważną wadą. Pierwiastki stopowe zmniejszają szybkość dyfuzji i tym samym zmniejsza się skłonność stali do odpuszczania.

+Wpływ pierwiastkow stopowych na punkty krytyczne układy Fe-Fe3-C+

wprowadzenie do stopu żelaza pierwiastków stopowych powoduje przesunięcie charakterystycznych punktów układu równowagi żelazo-cementyt, co jest istotne przy dobieraniu temperatur obróbki cieplnej. Pierwiastki stopowe przesuwaja punkty S i E w lewo to znaczy do niższych zawartości węgla. Najsilniej działają wolfran, molibden i tytan. Oznacza to,ze po wprowadzeniu jednego z tych pierwiastkow zostanie zubożona w ferryt a do stali nadeutektoidalnej wzbogacona w cementyt wtórny.

Wpływają one także na temp przemiany eutektoidalnej . Tytan wolfran i krzem podnosza temp A1 przy wyższych zawartościach natomiast mangan i nikiel obnizaja ja.

++Martenzyt++

Jest struktura o budowie iglastej, przy czym igły są ułożone pod kątami zbliżonymi do 60stopni. Trawi się trudno i na podstawie badań można go sklasyfikować na martenzyt:

-listwowy który cechuje się tym ze kryształy maja kształt listew równoległych i sa odzdzielone granicami ziarn małego kąta i miedzy listwami brak jest austenitu szczątkowego. Austenit szczątkowy powstaje w nisko- i średniowęglowych stopach żelaza z pierwiastkami stopowymi

-płytkowy składa się z płytek mających kształt soczewek o różnych wielkościach oddzielonych nie przemienionym austenitem. Tworzy się w wysokowęglowych i wysokostopowych stalach. Obydwa rodzaje martenzytu mogą zawierać dyslokacje i bliźniaki co prowadzi do struktur przejściowych tj dyslokacyjnego martenzytu listwowego i częściowo zbliźniaczonego.

++Cechy przemiany perlitycznej w warunkach nierównowagi++

-przemiana dyfuzyjna

-wykazuje okres inkubacji w którym nastepuje wstepna dyfuzja węgla w austenicie

-przebiega do końca

-im większe przechłodzenie tym wieksze płytki perlitu

-zarodki perlitu powstaja na granicach ziaren austenitu i wrastaja w metastabilny austenit

-produktem przemiany jest płytkowa mieszanina ferrytu i cementytu

++wyżarzanie++

Metoda wyznaczania hartowności (Jominy'ego)- wykorzystuje się znormalizowane urządzenia i próbki w odpowiednich warunkach, dzięki czemu mamy powtarzalność i dokładność wyników. Zakłada się w niej, że szybkość chłodzenia w określonych odległościach od czoła jest jednakowa dla większości stali niestopowych i niskostopowych o średnich V_kr. Mierzona jest twardość HRC na powierzchni próbki.Wynikiem jest tzw. krzywa hartowności- zależność HRC od f (odl. Od czoła)

Głównym celem wyżarzania jest zmiana struktury, a co za tym idzie właściwości.

-wyżarzanie zupełne (stali przedeutoktoidalnej)

w temp. Ok. 30-50^owyższej od A₃,A_cm.

b. wolne chłodzenie - przy użyciu pieców

uzyskanie struktury równowagi

rozdrobnienie ziarna perlitu

zmniejszenie dyspersji perlitu

obniżenie twardości

polepszenie ciągliwości i obrabialności

po walcowaniu lub kuciu, w odlewach do usuwania struktur Widmannstattena

-wyżarzanie normalizujące (stal przedeutektoidalna)

Taka sama temperatura

Dużo szybsze chłodzenie- w spokojnym powietrzu

Struktura nierównowagi

Rozdrobnienie ziaren ferrytu oraz zmniejszenie jego ilości

Zwiększenie dyspersji perlitu oraz jego ilość

Podwyższenie wytrzymałości! i twardości

Pogorszenie obrabialności i ciągliwości

(stal zaeutektoidalna)

Zupełne prowadzi do siatki Fe₃C_II- quasi perlit o większej zawartości węgla

Normalizowanie pozwala zgubić tą siatkę i pogarsza obrabialność.

Sferoidyzujące (zmiękczające)

Dość długie wygrzewanie w temperaturze tuż powyżej A_c1

Celem jest uzyskanie ziaren cementytu o kulkowym kształcie

Polepszona skrawalność, najlepsza struktura wyjściowa przed hartowaniem

Ujednoradniające- dążenie do uzyskania jednorodnych ziaren roztworu stałego

Rekrystalizujące - celem usunięcie skutków odkształcenia na zimno

Skutkiem są drobne ziarna i pierwotna plastyczność

Istnieje jeszcze wyżarzanie odprężające.

Obróbkę powierzchniową sosujemy w przypadku gdy chcemy uzyskać wysoką twardość i odporność na ścieranie przedmiotu przy jednoczesnej odpowiedniej ciągliwości.

Hartowanie powierzchniowe- tanie lecz nie umożliwiające idealne spełnienie celów.

Wykorzystujemy stale po normalizowaniu lub ulepszaniu cieplnym.

Zabieg polega na szybkim na szybkim nagrzaniu do struktury austenitu tylko warstwy powierzchniowej, a następnie szybkim chłodzeniu.

Obróbka cieplno chemiczna pozwala na idealne spełnienie celów, ale jest droga więc o niej nie napiszę.

---