Grupa

15 IMiR

Data

2011.03.03

Imię i nazwisko

Mariusz Wojtyczka

Prowadzący

Dr inż. Robert

Dąbrowski

godz. 17.30

Numer

ćwiczenia

4

Temat ćwiczenia

Obróbka cieplna stali

Ocena

Cel:

Zbadanie wpływu obróbki cieplnej na twardość stali konstrukcyjnej niestopowej C45

Opis ćwiczenia:

1.) Pomiar twardości próbek ze stali konstrukcyjnej niestopowej 45C aparatem Rockwell’a przy użyciu
penetratora półkulistego (skala B).

2.) Ustalenie

właściwej temp. hartowania dla danej próbki stali.

3.) Nagrzanie próbek do odpowiednich temp., a następnie zahartowanie ich w wodzie.
4.) Pomiar twardości próbek nr 1, 2, 3 jak w pkcie 1.
5.) Odpuszczenie próbek nr 3, 4,5 z chłodzeniem na powietrzu:
6.) Pomiar twardości próbek nr 3, 4, 5 jak pkcie 1.

Tabela z wynikami

Wykres zależności twardości próbek od temp.

hartowania.

Wykres zależności twardości próbek od temp.

odpuszczania.

150

250

350

450

550

650

650

750

850

0

100

200

300

400

500

600

700

300

500

650

Nr

próbki

Twardość (HB)

Wyjściowa

Parametry austenityzacji i hartowania

Twardość (HB)
po hartowaniu

Parametry odpuszczania

Twardość (HB)
po odpuszczaniu

1

153

T

a

=650

O

C/15min/H

2

O

176

-

-

2

153

T

a

=750

O

C/15min/H

2

O

234

-

-

3

153

T

a

=850

O

C/15min/H

2

O

621

635

T

o

=300

O

C/20min/powietrze

470

4

153

T

a

=850

O

C/15min/H

2

O

635

T

o

=500

O

C/20min/powietrze

322

5

153

T

a

=850

O

C/15min/H

2

O

650

T

o

=650

O

C/20min/powietrze

242

6

153

T

a

=650

O

C/15min/powietrze

179

-

-

Struktury stali węglowych

W temperaturze otoczenia, w zależności od zawartości węgla, struktury stali węglowych

są następujące:

 Stale o zawartości do 0,77% C noszą nazwę stali podeutektoidalnych. Ich struktura składa się z dwóch

składników, a mianowicie ferrytu i perlitu, przy czym w miarę wzrostu zawartości węgla w stali

wzrasta zawartość perlitu w strukturze.

 Stal o zawartości 0,77% węgla ma strukturę perlityczną i nosi nazwę stali eutektoidalnej.

 Stale o zawartości 0,77-2,06% węgla nazywają się stalaminadeutektoidalnymi i mająstrukturę

składającą się z perlitu i cementytu wtórnego. W miarę wzrostu zawartości węgla, wzrasta ilość
cementytu w strukturze.

Hartowanie stali

-

prowadzi do powstawania struktury nierównowagowej. Celem zabiegu jest znaczne

zwiększenie twardości wyrobu. Rozróżniamy następujące metody hartowania: objętościowe i powierzchniowe.

Hartowanie objętościowe polega na nagrzaniu elementu na wskroś i może być realizowane z różnymi

prędkościami studzenia. Hartowanie martenzytyczne polega na austenityzowaniu z następującym szybkim

ochłodzeniu w jednym ośrodku w celu uzyskania struktury maternzytycznej.
Hartowanie powierzchniowe polega na austenityzowaniu jedynie cienkiej warstwy powierzchniowej przedmiotu,

w wyniku czego tylko w tej warstwie tworzy się struktura martenzytyczna i następuje utwardzenie powierzchni.

Odpuszcznie

- odpuszczanie polega na nagrzewaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury

leżącej poniżej A

c

1, co prowadzi do odprężenia materiału(usuniecie naprężeń) oraz przemian wywołujących

zmniejszenie twardości i wzrost plastyczności stali. Głównym celem odpuszczania jest zwiększenie odporności

na pękanie zahartowanej stali. Połączenie zabiegów hartowania i wysokiego lub średniego odpuszczania
nazywamy ulepszaniem cieplnym.

Rodzaje odpuszczania:

Struktury powstałe w wyniku odpuszczenia

niskie (temp. 150 - 350

C)

martenzyt niskoodpuszczony

średnie (temp. 350 - 500

C)

martenzyt średnioodpuszczon

wysokie (temp. >500

C)

sorbit

(ferryt z drobnymi węglikam-cementyt)

W wyniku odpuszcznia zanika pozostały po hartowaniu austenit szczątkowy oraz powstają kruchości: I i II

rodzaju. Pierwsza z nich występuje we wszystkich stalach po odpuszczeniu ich w temp. powyżej 300

C i jest

ona nieodwracalna. Natomiast kruchość drugiego rodzaju występuje przy odpuszczaniu powyżej 500

C i

powolnym studzeniu. Przyczyną kruchości drugiego rodzaju jest wstępująca dyfuzja fosforu w strefy granic

ziarn.Ponieważ P bardzo silnie utwardza ferryt strefy granic ziarn stają się bardzo twarde i poprzez to bardzo
kruche.

Wnioski-

z

powyższych danych wynika, że na własności stali możemy wpływać nie tylko poprzez zmianę

składu chemicznego, lecz także poprzez obróbkę cieplną. Temperatury w jakich ją przeprowadzamy, czyli temp.

hartowania i odpuszczania mają duży wpływ na twardość stali. Przy hartowaniu należy stal nagrzewać powyżej
temp. A

c3

p

owyżej której ferryt i perlit przechodzą w austenit, a następnie przy chłodzeniu w martenzyt, który

powoduje dużą twardość stali. Nagrzanie stali poniżej tej temp. nie powoduje tak dużego wzrostu twardości.

Natomiast dpuszczanie w zbyt dużej temp. powoduje obniżenie twardości.