Laboratorium

Obróbki cieplnej

Określanie temperatury i czasu austenityzowania do zabiegu hartowania

Wiadomości wstępne

Wykres żelazo-węgiel ilustruje zmiany zachodzące podczas ogrzewania lub chłodzenia metalu. Przedstawia również składniki struktury stopu żelaza z węglem w zależności od temperatury i zawartości węgla Na podstawie wykresu żelazo-węgiel możemy również określić temperaturę austenityzowania oraz czas nagrzewania.

1. Metody określania temperatury austenityzowania:

1.1 Określanie temperatury austenityzowania

wykorzystując podobieństwo trójkątów.

(Tw. Talesa)

1.2 Określanie temperatury austenityzowania

na podstawie krzywych dylatometrycznych.

1.3 Określanie temperatury austenityzowania

wykorzystując badania twardości.

2. Metody określania czasu grzania:

2.1 Określanie czasu grzania metodą analityczną.

2.2 Określanie czasu grzania metodą przybliżoną.

Zadania

1. Dla narysowanej przez siebie struktury stali podeutektoidalnej określić objętościowy udział faz , na tej podstawie obliczyć procentową zawartość węgla , a następnie określić temperaturę austenityzowania.

1.1 Określanie objętościowego udziału faz składników strukturalnych metodą liniową.

Metoda ta polega na zliczaniu odcinków linii przecinających ciemne ziarna perlitu. Procentowy udział obu faz obliczamy ze wzoru:

gdzie:

P_i - długość odcinka przecinającego ciemne ziarno perlitu

P - całkowita długość wszystkich cięciw

A - zawartość procentowa perlitu

A= 30 %

Objętościowy udział perlitu wynosi 30 % .

Objętościowy udział ferrytu wynosi 70 % .

1.2 Określanie zawartości węgla za pomocą reguły dzwigni.

gdzie :

F - procentowa zawartość ferrytu

P - procentowa zawartość perlitu

x - procentowa zawartość węgla

x = 0.24 %

Zawartość węgla wynosi 0.24 %

1.3 Obliczanie temperatury austenityzowania za pomocą twierdzenia Talesa.

X_t = 128,1 °C

Obliczam całkowitą temperaturę austenityzowania:

T_A = 727 + X_t + ( 30 ÷ 50 ) °C

T_A = 727 + 128 + 30 °C = 885 °C

T_A = 727 + 128 + 50 °C = 905 °C

Temperatura austenityzowania dla powyższego stopu powinna zawierać się w przedziale:

885°C ÷ 905 °C

2.Za pomocą metody pomiaru twardości obliczyć całkowitą temperaturę austenityzowania dla danych podanych w tabeli:

Temperatura [ C ]	Twardość [HRC ]	Średnia twardość [ HRC ]
20	19 20,5 19,5 21	20
700	20 21 19,5 20,5	20,25
750	48 47 47,5 48	47,6
800	60 61,5 62 60,5	61
850	65 64 64,5 63 64	64,1
900	64,5 64 65 64,5	64,5

W celu określenia Δt wykonujemy wykres:

Rys.1

Po narysowaniu wykresu odczytujemy z niego wartości A₁ i A₃ , a następnie obliczamy wartość Δt korzystając z zależności:

Δt = A₃ - A₁

Δt = 800 - 708

Δt = 92 °C

Całkowita temperatura austenityzowania wynosi:

τ_c = 723 + 92 + 30 = 849 °C

τ_c = 723 + 92 + 50 = 869 °C

Temperatura austenityzowania powinna zawierać się w przedziale:

849 °C ÷ 869 °C

Wnioski

Poprzez wykorzystanie tych dwóch metod określania temperatury austenityzowania , nie możemy jednoznacznie określić która jest dokładniejsza. Poza tym nie jest możliwe osiągnięcie bardzo dokładnych temperatur , gdyż musimy liczyć się z pewnym błędem , jak i niedoskonałością urządzenia do badania twardości.

Zadania

1. Obliczyć czas grzania do hartowania przedmiotu o wymiarach 15x15x40 ze stali SW18.

Przedmiot wstępnie podgrzewamy do temp. 850°C. Temp. Hartowania SW18 wynosi 1275°C

Przyjmuje:

Dla stali stopowej zalecane jest dłuższe grzanie o 25-40% zatem

2. Wyznaczyć czas nagrzewania przy normalizowaniu prętów o wymiarach 40x40 wykonanej ze stali konstrukcyjnej węglowej. Pręty do normalizowania są ułożone w piecu komorowym w odległości 40 mm od siebie.

3. Określić czas grzania do hartowania pręta wykonanego ze stali konstrukcyjnej stopowej o wymiarach śr- 30 mm i dł- 200 mm . Piec solny

4. Obliczyć czas wysokiego odpuszczania 10 sztuk tulei wykonanych ze stali konstrukcyjnej o wymiarach D=200mm d=150mm H=100mm. Odpuszczanych w piecu komorowym

---