Nr grupy: 4A IMiR „I”	Nazwisko i Imię: Drążkiewicz Grzegorz	Data zajęć: 06.03.2009
Nr zespołu lab: III	Temat ćwiczenia: „Obróbka cieplna stali.”	Ocena:
Prowadzący: Dr. J Augustyn-Pieniążek

1. CZĘŚĆ TEORETYCZNA

Hartowanie - nagrzanie stali powyżej temperatury austenityzowania i chłodzenie z szybkością większą od szybkości krytycznej, w wyniku czego zachodzi bezdyfuzyjna przemiana, polegająca tylko na przebudowie struktury krystalicznej z regularnie ściennie centrowanej austenitu na regularną przestrzennie centrowaną martenzytu.

Stale niestopowe podeutektoidalne hartuje się od temperatur 30-50^oC wyższych od Ac₃. Stale nadeutektoidalne - od temperatur 30-50^oC wyższych od Ac₁.

Hartowanie dzieli się na:

• Objętościowe:

• Zwykłe - ciągłe chłodzenie w jednym ośrodku chłodzącym; największe naprężenia hartownicze.

• Stopniowe - chłodzenie z przystankiem izotermicznym; przystanek pozwala usunąć znaczą część naprężeń hartowniczych; chłodzenie odbywa się w dwóch ośrodkach: 1- stopione sole, 2- powietrze.

• Przerywane - chłodzenie w dwóch ośrodkach: 1- woda, 2- olej (zmniejszenie naprężeń hartowniczych, w wyniku wolniejszego chłodzenia w zakresie przemiany martenzytycznej)

• Bainityczne - chłodzenie z przystankiem izotermicznym na tyle długim aby mógł się wytworzyć bainit dolny (minimalizacja naprężeń termicznych i strukturalnych).

• Powierzchniowe:

• Indukcyjne - nagrzanie materiału prądem eklektycznym wytwarzanym przez zmienne pole magnetyczne.

• Płomieniowe - nagrzewanie powierzchni palnikiem gazowym.

• Punktowe - np. nagrzewanie materiału punktowo przy użyciu lasera

Hartowność - zdolność stali do tworzenia struktury martenzytycznej (zahartowania się stali).

Czynniki wpływające na hartowność: skład chemiczny, wielkość ziarna austenitu jednorodność austenitu, obecność nie rozpuszczonych cząstek podczas austenityzowania.

Odpuszczanie - nagrzanie wcześniej zahartowanej stali do temperatury niższej od temperatury austenityzowania, wygrzaniu przy tej temperaturze i ochłodzeniu do temperatury pokojowej

Rodzaje odpuszczania:

• Niskie - temp. 150 - 250^oC usunięcie naprężeń hartowniczych z zachowaniem dużej twardości i odporności na ścieranie, przy małej odporności na pękanie. Struktura: martenzyt niskoodpuszczony. Zastosowanie: narzędzia do pracy na zimno, sprężyny.

• Średnie - temp. 250 -500^oC niewielkie zmniejszenie twardości; polepszenie odporności na pękanie. Struktura: martenzyt średnioodpuszczony. Zastosowanie: sprężyny, resory, matryce kuźnicze, części broni.

• Wysokie - temp. od 500^oC do temperatury niższej od temp austenityzowania. Cel: uzyskanie odpowiedniej kombinacji własności plastycznych i wytrzymałościowych. Struktura: sorbit. Zastosowanie: części maszyn, np. koła zębate.

Etapy odpuszczania

I

Zmniejszenie stężenia węgla w martenzycie oraz zmniejszenie jego tetragonalności.

II

Przemiana austenitu szczątkowego w martenzyt odpuszczony (temp. 200 - 230^oC).

III

Przemiana węglików przejściowych w cementyt (temp. 200 - 420^oC).

IV

Dalsze wydzielanie się cementytu oraz koagulacja (rozrastanie się cząstek dużych i rozpuszczanie się cząstek małych).

Wyżarzanie - zabieg obróbki cieplnej polegający na nagrzaniu stali do określonej temperatury, wytrzymaniu w niej i następnym powolnym studzeniu. Cel: przybliżenie stanu stopu do warunków równowagi.

Niektóre rodzaje wyżarzania:

Wyżarzanie ujednoradniające - cel: zmniejszenie niejednorodności składu chemicznego. Stosowane głównie dla wlewków; sposób wykonania: nagrzanie stali do temp. 1050-1250^oC, wygrzanie i następnie studzenie;

Wyżarzanie zupełne - cel: uzyskanie struktur zbliżonych do stanu równowagi, zmniejszenie twardości, zwiększenie jej ciągliwości, usunięcie naprężeń wewnętrznych, polepszenie obrabialności, stosowane głównie dla stali stopowych; sposób wykonania: nagrzanie stali do temp. O 30-50^oC wyższej od Ac₃, A_cm, wygrzanie i chłodzenie;

Wyżarzania: niezupełne, normalizujące, z przemianą izotermiczną, sweroidyzujące, odprężające, rekrystalizujące.

2.CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

Cel ćwiczenia:

Badanie wpływu obróbki cieplnej na twardość stali konstrukcyjnej niestopowej C45.

Opis przebiegu doświadczenia:

• Mierzymy twardość próbek badanej stali w stanie dostarczonym.

• Próbkę nr 1 nagrzewamy do temperatury 650^oC, wygrzewamy 15 minut, hartujemy w wodzie i mierzymy twardość.

• Próbkę nr 2 nagrzewamy do temperatury 750^oC, wygrzewamy 15 minut, hartujemy w wodzie i mierzymy twardość.

• Próbki nr 3,4 i 5 nagrzewamy do temperatury 850^oC, wygrzewamy 15 minut i hartujemy w wodzie. Następnie poddajemy je procesowi odpuszczania dla kolejnych próbek odpowiednio w temp. 300^oC, 500^oC i 650^oC i mierzymy twardość.

3. ZESTAWIENIE UZYSKANYCH WYNIKÓW:

a) Tabelarycznie:

TWARDOŚĆ STALI W STANIE DOSTAWY			TWARDOŚĆ STALI PO WYŻARZANIU (HARTOWANIU)			TWARDOŚĆ STALI PO ODPUSZCZANIU
Nr	HRB	HB	TEMP. [^oC] CZAS [min]	HBR/HRC	HB	TEMP. [^oC] Czas [min]	HRB/HRC	HB
1	92,3	196,6	650^oC/15 min	93,3	201,6	-	-	-
2	90,3	190,6	750^oC/15 min	58,3	585,3	-	-	-
3	92	195	850^oC/15 min	61	621,3	300^oC/20min	52,3	500
4	94,3	206,6	850^oC/15 min	60,6	617,6	500^oC/20min	42	392
5	94	205	850^oC/15 min	62,6	655,6	650^oC/20min	29	272,3

b) wykreślnie;

4. WNIOSKI:

W wyniku ćwiczenia zbadaliśmy jak zmieniają się właściwości próbek stali

C45. W wyniku hartowania stwierdzam wzrost twardości próbek tym większy, im większa była temperatura hartowania danej próbki. Hartowanie próbki 1 dało wzrost twardości w granicach błędu pomiarowego, a to za sprawą zbyt niskiej temperatury zachodzącego procesu (650˚C). Nie sięga ona granicy, jaką wyznacza linia Ac1. Okazuje się, że jednak nie wszystkie próbki poddane wysokiej temperaturze (850˚C), zwiększyły swoją twardość. Ważne podczas hartowania jest ochładzanie stali od temperatury austenityzowania z szybkością zapewniającą ominięcie przemian w zakresie dyfuzyjnym. Odpuszczanie na naszych próbkach przeprowadziliśmy w temperaturach 300, 500 i 650˚C. Proces ma za zadanie poprawić plastyczność stali, jednak często prowadzi też do jej osłabienia. W naszym przypadku wzrost temperatury odpuszczania spowodował gwałtowny spadek twardości. Próbka 5, odpuszczana w 650˚C zmniejszyła swoją twardość aż sześciokrotnie.

---