Kierunek MET II	Nazwisko i imię Dudek Marcin	Data zajęć: 14,10,2010r
Nr Grupy/zespołu II/3	Temat ćwiczenia: L4. Wpływ przemian fazowych zachodzących podczas obróbki cieplnej na własności mechaniczne i mikrostrukturę	Ocena:
Prowadzący Dr inż. Adam Bunsh

Obróbka cieplna są to zabiegi technologiczne umożliwiające dzięki grzaniu i

chłodzeniu zmianę mikrostruktury, a przez to własności stopów (w pewnych przypadkach

również metali): mechanicznych, fizycznych, technologicznych oraz chemicznych. Obróbka

cieplna ma duże znaczenie ekonomiczne, często umożliwia stosowanie tańszych materiałów bez wpływu na jakość wyrobu. Częściami obróbki cieplnej są zabiegi, a najważniejsze z nich są: nagrzewanie; wygrzewanie; chłodzenie.

Obróbka cieplno - mechaniczna - polega na łącznym działaniu odkształcenia plastycznego

oraz obróbki cieplnej, w efekcie uzyskuje się polepszenie własności mechanicznych o ok. 10% w porównaniu z konwencjonalną obróbką cieplną. Cechą charakterystyczną obróbki cieplno mechanicznej jest wzrost zarówno własności wytrzymałościowych jak i plastycznych.

Obróbka cieplno - chemiczna jest proces technologiczny umożliwiający w

czasie wygrzewania, połączonego z chemicznym oddziaływaniem środowiska, zmianę

składu chemicznego i struktury w powierzchniowej warstwie stopu, a dzięki temu zmianę

jej własności. Celem zabiegów jest nadanie warstwie powierzchniowej szczególnych własności fizycznych, głównie odporności na ścieranie, lub chemicznych, najczęściej odporności na utlenianie w wysokich temperaturach.

Wyżarzanie - operacja zwykłej obróbki cieplnej polegająca na nagrzaniu stali do

określonej temperatury, wygrzaniu w tej temperaturze i studzeniu w celu uzyskania

struktur zbliżonych do stanu równowagi.

Ulepszanie cieplne obejmuje dwa zabiegi - hartowanie i odpuszczanie.

Hartowanie polega na austenityzowaniu stali w temperaturze i czasie potrzebnym do maksymalnego rozpuszczenia składników stopowych w austenicie, a następnie na chłodzeniu stali z szybkością większą od krytycznej, dla zapewnienia przemiany martenzytycznej. Hartowanie może być prowadzone na wskroś lub tylko w warstwie powierzchniowej. Celem hartowania jest uzyskanie struktury martenzytycznej o dużej twardości, wytrzymałości

i odporności na ścieranie, powodującej jednak znaczną kruchość i naprężenia własne. Nadmierną kruchość oraz naprężenia własne usuwa się stosując po hartowaniu odpuszczanie.

Odpuszczanie - jest zabiegiem cieplnym stosowanym do przedmiotów uprzednio

zahartowanych w celu usunięcia naprężeń hartowniczych i polepszenia własności

plastycznych. Podczas tego zabiegu zmniejsza się nieco twardość i wytrzymałość na rozciąganie, natomiast wzrasta odporność na uderzenia. Odpuszczanie polega na nagrzaniu uprzednio zahartowanego przedmiotu do temperatury poniżej 723°C, wygrzaniu w tej temperaturze, a następnie powolnym chłodzeniu na powietrzu, w oleju lub wodzie.

Odpuszczanie niskie - odbywa się w temperaturze 150 - 250°C. Głównym celem

takiego odpuszczania jest usunięcie naprężeń własnych bez spadku twardości.

Odpuszczanie niskie stosuje się do narzędzi, sprawdzianów oraz części nawęglonych

wykonanych ze stali węglowych i niskostopowych oraz hartowanych powierzchniowo.

Odpuszczanie średnie - odbywa się w temperaturze 300 - 500°C. Ma ono na celu

zachowanie wysokiej wytrzymałości i sprężystości przy dostatecznie dużej ciągliwości

stali. W zakresie tych temperatur odpuszcza się wiele części samochodowych oraz

matryce, sprężyny, resory i inne części mechanizmów, których praca ma charakter

uderzeniowy.

Odpuszczanie wysokie - przebiega w temperaturze 500 - 650°C. Celem takiego

odpuszczania jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości i sprężystości materiału z

jednoczesnym zachowaniem znacznej twardości i dostatecznej odporności na uderzenia.

Odpuszczaniu wysokiemu poddaje się stale konstrukcyjne i narzędziowe do pracy na

gorąco.

Przesycanie polega na wygrzewaniu stopu w temperaturze zapewniającej przejście

składników fazowych do roztworu stałego, tzn. w temperaturze wyższej od

temperatury nasycenia roztworu, a następnie szybkim oziębieniu do temperatury

otoczenia. Zabieg ma na celu zwiększenie plastyczności i obniżenie twardości, dlatego

stale przesycone łatwo poddają się obróbce plastycznej.

Starzenie - polega na wydzielaniu składnika przesycającego z roztworu w postaci

drobnodyspersyjnych wtrąceń, powodujących umocnienie stopu. Efektem zabiegu jest

zwiększenie twardości i wytrzymałości stopu oraz zmniejszenie jego ciągliwości.

Składniki strukturalne

Wykres - CTP_c (czas - temperatura przemiana przy chłodzeniu ciągłym)

- Wykres - CTP_i (czas - temperatura przemiana przy chłodzeniu izotermicznym)

Odpuszczanie polega na nagrzaniu stali - uprzednio zahartowanej - do temp.<A₁ i wytrzymaniu przy określonej temp. przez czas konieczny do wystąpienia przemiany.

Ponieważ M posiada największą objętość właściwą – ze wszystkich struktur stali – proces odpuszczania można obserwować za pomocą dylatometru.

Fenomenologię procesu odpuszczania zahartowanej stali węglowej można przedstawić w postaci IV etapów:

I.Etap (>80⁰C do 200⁰C) występuje wydzielanie z M węglika ε (Fe₂C - Fe₃C ).W wyniku odp. <200⁰C, otrzymuje się strukturę iglastą F- przesycony węglem(∼0.5%C) i węglików (60-65HRC).Austenit szczątkowy nie ulega przemianom.

II.Etap (200 - 300⁰C) dalsze wydzielanie z M  węglika ε (zaw.C w M <0.15%);

A_szcz

Struktura w tym zakresie temp. składa się z F_α (przesyconego C) oraz węglika (HRC 50 - 55)

III.Etap (300 - 400⁰C) całkowite wydzielenie z M ε Fe₃C.W tym etapie zostaje osiągnięty stan równowagi; F + Fe₃C (40 - 45 HRC)

IV.Etap >400⁰C następuje koagulacja Fe₃C proces tym intensywniejszy im wyższa temp. i czas odpuszczania

Wykres układu równowagi fazowej żelazo –cementyt (opis strukturalny)

Przemiana martenzytyczna – przemiana przesyconego austenitu, jaka zachodzi w czasie jego szybkiego schładzania (hartowanie stali). Zachodzi spontanicznie, gdy temperatura chłodzonej stali osiągnie temperaturę początku przemiany martenzytycznej Ms. Z chwilą osiągnięcia temperatury końca przemiany martenzytycznej Mf, cały austenit zamienia się w martenzyt. Jeżeli chłodzenie ustanie w trakcie jej trwania, pozostałą część austenitu przemienia się w inne fazy np. sorbit hartowania.